01.06.2017 15:01
Shkaff 217 36300 Источник
Сегодня международная коллаборация LIGO-Virgo объявила о регистрации гравитационных волн в третий раз в истории. Источником, как и в предыдущие два раза, являлась пара черных дыр. О результатах исследования опубликована статья в Physical Review Letters.



О сигнале GW170104



Со времени первого детектирования и первого научного цикла чувствительность детекторов возросла, а технические шумы уменьшились, что позволило получать данные более высокого качества.

Во время второго рабочего цикла обсерваторий Advanced LIGO был зарегистрирован сигнал, который с большой достоверностью вызван гравитационными волнами — ошибочно такой сигнал может появиться раз в 70.000 лет постоянных наблюдений (соотношение сигнал-шум 13 и достоверность больше 5?).



Черные дыры массой в ~20 и 30 солнечных слились в одну большую, испуская при этом гравитационные волны общей энергией около двух солнечных масс. Сам процесс слияния занял меньше секунды, а в момент слияния ЧД разогнались до 60% от скорости света!

Сигнал шел до нас около несколько миллиардов лет (источник на расстоянии около 1000МПк), и был зарегистрирован двумя детекторами LIGO в США 4 января 2017 года



Какие знания мы получаем о Вселенной?


В предыдущей статье я рассказывал, откуда мы знаем, что сигнал действительно гравитационно-волновой, и о планах развития гравитационно-волновой астрономии. В этот раз поговорим о том, зачем нам вообще эти детекторы, и что мы можем узнать нового о Вселенной.

Скорость гравитации


UPD: поправил оценку на скорость и добавил способ вычисления.

Самый частый вопрос про гравитационные волны — о скорости их распространения. В Общей Теории Относительности (ОТО) эта скорость равна скорости света. Эксперимент LIGO подтверждает это с большой точностью: гравитационная волна приходит на два детектора LIGO, расположенных в разных частях США на расстоянии нескольких тысяч километров, с некоторой задержкой, и зная расстояние между детекторами и эту задержку можно дать оценку на скорость распространения. И с точностью до одинадцатого знака после запятой эта скорость равна скорости света.
Как это получить
Смотрим в статье формулу для связи скорости ГВ с его массой (стр. 14). Учитывая, что энергия волны задана $E = h f$, получаем

$\frac{v_g^2}{c^2} = 1 - \frac{m_g^2 c^4}{h^2 f^2},$


где $m_g$ — масса гравитона, $h$ — постоянная Планка, f — частота волны.
Подставляя массу гравитона из статьи, частоту порядка 100Гц (для примера) и константы, получаем:

$v_g \approx c(1-6\times 10^{-19})$


Отсюда видим, что погрешность в разности между скоростями появляется только после одиннадцатого знака после запятой.


Тесты ОТО


В более общем смысле, мы можем проверять, насколько наши модели черных дыр подходят под экспериментальные данные. Пока все совпадает:


Хотя для описания пары черных дыр достаточно всего нескольких параметров, аналитическое решение уравнений Эйнштейна для их слияния практически невозможно. Поэтому ученые используют численные расчеты для получения реальных моделей. А где численные расчеты, там и всевозможные приближения, поэтому совпадение полученной модели с экспериментом так важно — это позволяет нам сказать, насколько верны наши представления об ОТО.

Конечно, возможна и проверка на всевозможные модификации ОТО. Некоторые из них могут быть уже исключены — они, например, требуют дисперсии ГВ или превышение скорости света. Другие — ждут увеличение чувствительности детекторов для проверки.
А третьи, как, например, память пространства о волнах, можно проверять уже сейчас.
В общем, увлекательное время предстоит астрофизикам!

Возникновение звезд


Из параметров черных дыр можно получить много информации о космосе и формировании Вселенной. Во-первых, наблюдение грав-волн — это первое свидетельство существования парных черных дыр. Во-вторых, массы этих черных дыр неожиданно велики — никто не ожидал, что парные черные дыры такой массы встречаются столь часто.

Интересные выводы можно сделать о возрасте систем ЧД. Чем раньше с начала Вселенной образовалась звезда, тем меньше вещества предыдущих звезд в ней — меньше содержание металлов. С другой стороны, масса ЧД зависит от количества металлов в ней, поэтому по измеренным массам ЧД можно сказать, насколько молоды были звезды, из которых они образовались. Из этого следует любопытное заключение, что парные ЧД могут образовываться как в звездных кластерах (если окружение достаточно молодое), так и изолированно, что раньше известно не было. Наблюдая за параметрами ЧД, можно сказать как эти дыры были образованы — изолированно или нет.

Дальнейшее наблюдение за параметрами ЧД, такими как орбитальный момент, может дать еще больше понимания в космологических процессах.

За прошедший год LIGO зарегистировала три значимых события, а с увеличением чувствительности детектора в следующем научном цикле количество таких событий будет расти, давая нам все больше знаний о Вселенной.

Дополнительные материалы и ссылки


1. Что такое гравитационные волны?


2. На официальном сайте LIGO много интересных материалов: и видео, и статейки всякие.
3. Присоединяйтесь к народному поиску гравитационных волн через распределенные вычисления на Einstein@Home.
4. А еще у коллаборации есть всякие медиа, где постоянно публикуются интересные материалы: Twitter, Facebook и Youtube.
Поделиться с друзьями
-->

Комментарии (217)


  1. Arxitektor
    01.06.2017 19:00
    #10105835
    +2

    Сигнал шел до нас около несколько миллиардов лет

    Довольно частое событие в рамках вселенной просто из-за размеров ))
    А так супер детекторы работают.
    Представляю как рады создатели.


    1. Shkaff
      01.06.2017 20:11
      #10105971
      +1

      Событие частое, но от этого не менее удивительно — еще жизни на Земле не было, когда это произошло, и тут мы взяли и поймали! У меня совершенно в голове не укладывается:)


      1. gerahmurov
        01.06.2017 20:36
        #10106039
        +13

        Это примерно из той же оперы, как едете вы на встречу, осталось 10 минут до начала, а вы понимаете, что в пробке и не успеете. Событие ещё не произошло, а уже есть понимание, что и не произойдёт. Удивительное явление.


      1. isden
        02.06.2017 17:55
        #10109091
        +2

        Меня больше вот это впечатлило:

        > испуская при этом гравитационные волны общей энергией около двух солнечных масс. Сам процесс слияния занял меньше секунды, а в момент слияния ЧД разогнались до 60% от скорости света


  1. tot418
    01.06.2017 19:21
    #10105869
    +4

    В голове не укладывается сложность задачи детектирования гравитационных волн.


    1. synmcj
      02.06.2017 12:28
      #10107631
      +2

      Хорошее виде на эту тему: интерьвю с Rana Adhikari (англ.)


      1. blackb2ron
        02.06.2017 14:56
        #10108349
        +3

        Так ведь и на русском это видео тоже есть.


      1. pyJIoH
        02.06.2017 15:04
        #10108411

        А мне еще у Колберта в The Late Show понравилось, так просто о сложном )


    1. wych-elm
      02.06.2017 16:38
      #10108801

      Насколько я понимаю, сам принцип очень прост — гравитационная волна искривляет зеркало и отраженный луч показывает это искривление. Вся сложность — исключить (или учесть) искривление зеркала по другим причинам, коих огромное множество (тепловое расширение, подземные толчки, гравитация Луны, Солнца, самой Земли, это только навскидку).


      1. JTG
        02.06.2017 17:33
        #10109005
        +2

        * искривляет пространство и изменяет расстояние между далеко разнесёнными зеркалами. Искривление самого зеркала будет настолько незначительным, что его вряд ли можно задетектить.


  1. kauri_39
    01.06.2017 19:30
    #10105889
    -2

    Интересно, как может уменьшаться масса чёрной дыры — при излучении Хокинга, излучении грав-волн, исходя из её строения — сингулярно упакованной материи в центре сферы Шварцшильда?
    Математически это можно понять: если объект излучает энергию в том или ином виде, то его внутренняя энергия должна уменьшаться, а она пересчитывается в массу, вот и получите "испарение" ЧД или потерю 2 масс Солнца при слиянии двух ЧД в одну. Но как и куда при этом девается материя из сингулярности? Что думают об этом физики?


    1. Shkaff
      01.06.2017 20:18
      #10105989
      +3

      Что такое материя в данном случае? Не то чтобы там какие куски железа "сидели" в сингулярности. Если уж это настоящая сингулярность, то вообще не очень понятно, как туда может что-то "поместиться", но оттуда и проблемы наши с квантовой гравитацией.


    1. ggrnd0
      01.06.2017 22:09
      #10106159
      -3

      На момент слияния ЧД у них был определенный импульс.
      По факту, масса образовавшейся ЧД равна сумме масс исходных ЧД.
      Однако итоговая энергия образовавшейся ЧД меньше суммы энергий.
      Разница обцславливается генерацией гравитационных волн, а источником энергии послужили импульс ЧД.


      P.S. излучение Хокинга до сих пор лишь теория...


      1. gerahmurov
        01.06.2017 22:12
        #10106171

        Теория или гипотеза?


        1. ggrnd0
          01.06.2017 22:28
          #10106203
          -3

          Вероятно я не вижу разницы между терминами. А она есть?


          1. gerahmurov
            01.06.2017 22:42
            #10106241
            +1

            Гипотеза — это то, что в народе имеют ввиду, когда говорят "теория". Есть гипотеза, что гравитация состоит из частиц-гравитонов. Подтверждения этому нет, но можно попробовать написать теоретическое обоснование, которое потом попробовать подтвердить. Если подтвердится, то будет теория.


            Теория — это теория относительности или теория эволюции, например. Когда у тебя есть количество опытных данных, складывающихся во что-то цельное, но при этом, вероятно, никогда не будет доказано на 100%, потому что всегда есть вероятность, что в будущем найдёшь новые данные, опровергающие теорию. Но пока не найдено. Почти всё наше научное знание — это теория, потому что завтра померяем что-нибудь, а оно даст новые результаты, и придётся всё переделывать.


            1. ggrnd0
              01.06.2017 23:12
              #10106279

              В таком случае гипотеза, т.е. вообще нет ни одного хоть сколько нибудь притянутого факта в подтверждение.


              Таким образом существуют 2 гипотезы:


              • излучение Хокинга существует
              • излучение Хокинга уменьшает массу/энергию ЧД


              1. jar_ohty
                02.06.2017 16:57
                #10108873

                Один факт есть: существование черных дыр (во всяком случае, объектов, на них крайне похожих).
                Дело в том, что хотя черная дыра — объект, существование которого вытекает из ОТО, та же ото — как ни парадоксально — запрещает этому объекту существовать во Вселенной, существующей конечное время: согласно ОТО для внешнего наблюдателя время образования черной дыры — бесконечно (из-за замедления времени при приближении к горизонту событий вплоть до его полной остановки. Сама возможность коллапса и пересечения материей горизонта событий за конечное время возникает именно в связи с квантовыми явлениями в его окрестности.


                1. Kealon
                  08.06.2017 08:07
                  #10119407

                  согласно ОТО для внешнего наблюдателя время образования черной дыры — бесконечно (из-за замедления времени при приближении к горизонту событий вплоть до его полной остановки.

                  наоборот, внешние процессы для приближающегося к сингулярности объекта ускоряются


                  1. jar_ohty
                    08.06.2017 09:51
                    #10119573

                    Так я говорю о наблюдателе внешнем, который издалека наблюдает за черной дырой.


                    1. Kealon
                      08.06.2017 20:44
                      #10121667

                      С чего вдруг замедление для внешнего наблюдателя?
                      ОТО «прыгает» от того, что скорость света константа в любой системе отсчёта.
                      Ваши же рассуждения напоминают апорию «Ахиллес и черепаха»


                      1. Shkaff
                        08.06.2017 21:01
                        #10121685

                        Так относительно же!;) Для удаленного наблюдателя падающий в ЧД замедляется до полной остановки, для падающего в ЧД он падает как обычно, а вот события снаружи ускоряются.


                        1. Kealon
                          08.06.2017 22:09
                          #10121795

                          Для удаленного наблюдателя падающий в ЧД замедляется до полной остановки

                          между замедлением тела и замедлением процессов в нём очень большая разница


                          1. Shkaff
                            08.06.2017 22:11
                            #10121801

                            да что угодно замедляется, хоть процессы, хоть тело — для удаленного наблюдателя. Время течет по-другому.


          1. wych-elm
            02.06.2017 16:44
            #10108819

            Гипотеза — это предположение, по типу «А что если ...?»
            Теория — это предположение с обоснованием, «Если ..., то ...», которое можно доказать — «Если ..., то ..., что можно подтвердить таким-то образом».


            1. LynXzp
              03.06.2017 12:21
              #10110425

              Не все теории можно подтвердить. Скорее даже по большей части теории можно только опровергнуть (за исключением математики). И если гипотезу очень долго пытались опровергнуть (как теорию относительности), но ничего не вышло то она становится теорией.

              А вот в мире математики — все так. Все что недоказано — не теория (теорема), ну или по крайней мере ее так могут называть, но нельзя ее использовать.


              1. coturnix19
                03.06.2017 15:39
                #10110683

                Ну в математике тоже есть такие вещи, которые вроде как верны но еще не доказаны — та же самая б.теорема ферма, вроде было всем «интуитивно» понятно что она верна, но доказать заняло очень долго.


                1. LynXzp
                  03.06.2017 16:19
                  #10110747

                  Последняя моя строчка как раз не двузначно намекала на эту теорему.


      1. LynXzp
        03.06.2017 12:41
        #10110461

        del.


    1. Dimmis
      02.06.2017 11:34
      #10107409

      Вроде бы обсуждалось уже, что уменьшается не масса конкретной черной дыры, а масса системы двух черных дыр. На последних этапах эволюции системы скорость с которой черные дыры вращаются вокруг центра масс становится сравнима со световой. При их массах это колоссальное кол-во энергии. Именно она и выделяется в результате слияния. Или по крайней мере это один из источников. На элементах пара сотен комментариев в обсуждение этой темы http://elementy.ru/novosti_nauki/432691/Gravitatsionnye_volny_otkryty


    1. Serge3leo
      02.06.2017 12:36
      #10107673

      На счёт сингулярности, можно немного упростить. Т.к. скорее всего наблюдались не «истинные» («изначальные») чёрные дыры, а колапсары (чёрные дыры возникшие путём колапса звёзд, слияния и падения газа и пыли).

      А у колапсаров всё находится над сферой Шварцшильда, т.к., грубо говоря, в больших гравитационных полях время замедляется и ничегое ещё не упало окончательно.

      Поэтому при слиянии чёрных дыр кое-то может вылететь, как в виде энергии гравитационных волн, так и в виде излучения.


  1. choupa
    01.06.2017 22:28
    #10106201
    +2

    Странное утверждение, что они смогли определить скорость ГВ на двух детекторах. Это возможно только в одном случае: когда источник лежит строго на прямой, проходящий через оба детектора. При произвольном угле падения, несложно догадаться, что для определения скорости распространения ГВ необходимо четыре пространственно разнесённых детектора.

    Ну или требуется свечение источника. Одновременность прихода «изображения» само по себе будет гарантировать скорость света для ГВ,


    1. Shkaff
      01.06.2017 22:32
      #10106209
      +2

      Для определения точной скорости — да, но можно дать граничную оценку, что и было сделано.


      1. OKyJIucT
        01.06.2017 23:29
        #10106311
        +1

        Если точность до 20 знака после запятой низкая, то какая тогда высокая?


        1. Shkaff
          01.06.2017 23:35
          #10106327

          Я не говорил, то низкая, но это граничная оценка все равно. Если бы мы имели три или четыре детектора для полноценной триангуляции, точность была бы выше.


      1. Serge3leo
        02.06.2017 13:48
        #10108037
        +1

        По-моему, Вы немного запутались, конечно наблюдение задержки по двум детекторам даёт граничную оценку, но это оценка сверху. В данном случае, «GW170104, arrived 3 milliseconds earlier at the Hanford than at the Livingston» при расстоянии 3002 км, даёт нам оценку «скорости гравитации» 10? м/с, если событие было на линии Ливингстон-Ханфорд или, если направление неизвестно, ? 3?c. У Копейкина и то лучше оценка была.

        Для оценки «скорости гравитации» по задержкам требуется, как минимум, три детектора, а наблюдения LIGO даёт два других утверждения:

        • ОТО верно с высокой точностью, значит «скорость гравитации» равна скорости света с высокой точностью;
        • Если, вдруг, существуют гравитоны (т.е. есть отличия от ОТО или ОТО «неверно»), то по оценке дисперсии фронта гравитационных волн для оценки расстояния до события, получается оценка сверху на массу гипотетического гравитона, и оценка снизу на «скорость гравитации» в гипотетической пост-ОТО теории.


        P.S.
        Вы, в другом месте, пишите «гравитон — частица с нулевой массой в ОТО». Строго говоря, это неверное утверждение. Так же как наблюдаемые отличия от классической электродинамики потребовало введения фотонов, так и введение гипотетических гравитонов, даже нулевой массы, вызовет отличия от «классической» ОТО (например, неясно что случится с принципом инвариантности или вообще со структурой пространства-времени).


        1. Shkaff
          02.06.2017 14:29
          #10108231

          Ну, расстояние-то мы знаем поточнее все же, так что оценка может быть получше. А про дисперсию все так, разная скорость на разных частотах, так это же и проверяется, разве нет? Я даже расчет добавил там.


          Про гравитон — можно ввести как квазичастицу, типа огибающей, без квантования. И для него считать "массу" — это будет нормально, думаю, расхождений не должно быть.


          1. Serge3leo
            02.06.2017 14:59
            #10108375

            «дисперсию все так, разная скорость на разных частотах, так это же и проверяется» — да, в частности и это. Но, во-первых, это не имеет отношения к двум детекторам, это можно было бы измерить и на одном. И, во-вторых, этот результат LIGO не имеет особой научной значимости, т.к. есть значительно более жёсткие оценки дисперсии гипотетических гравитонов (если они существуют).

            «Про гравитон — можно ввести как квазичастицу», кто знает, может и можно, соорудить что-то типа фонона или «дырки» в полупроводниках? Только неизвестно же как квантуется пространство-время. Да и вообще неизвестно как могла бы выглядеть дискретная волновая функция, пока же квантовая механика оперирует в непрерывном пространстве и непрерывном времени.

            «без квантования», если таки пространство-время непрерывно и выражается действительными числами — гравитона не существует, ни как частицы, ни как квазичастицы.


            1. Shkaff
              02.06.2017 15:08
              #10108429

              Но, во-первых, это не имеет отношения к двум детекторам, это можно было бы измерить и на одном.

              Да, пожалуй, вы правы. Подумаю, как подправить статью.


              во-вторых, этот результат LIGO не имеет особой научной значимости

              Я так понимаю, это все равно наилучшая оценка не зависящая от модели, по крайней мере в статье так.


              А про гравитон — все, что я пытаюсь сказать, это что для цуга волн можно попробовать определить массу. Взаимодействовать он будет как волна, но это же обычное дело. С фононами, например, та же история, пока речь не доходит до квантования.


              1. Serge3leo
                02.06.2017 15:16
                #10108483

                «Цуг гравитационных волн» переносит энергию и, соотвественно, имеет некоторую массу.

                P.S.
                Что ж до «оценка не зависящая от модели», как минимум, они опираются на красное смещение и ОТО. А если гравитоны есть, то нет ОТО, по крайней мере в том виде, в котором мы её знаем. Просто ещё одна независимая оценка в ряду других, конечно, низкой точности, но тоже независимая.


                1. Shkaff
                  02.06.2017 15:26
                  #10108535

                  Я просто цитировал статью:


                  This bound is approximately a factor
                  of three better than the current Solar-System bound [92, 93],
                  and ? three orders of magnitude better than the bound from
                  binary-pulsar observations [97], but it is less constraining than
                  model-dependent bounds coming from the large-scale dynamics
                  of galactic clusters [95], weak gravitational-lensing observations
                  [96], and the non-observation of superradiant instability
                  in supermassive black holes [94].


                1. choupa
                  02.06.2017 16:33
                  #10108783

                  Могу писать раз в час, поэтому отвечаю (скорее вопрошаю) сразу ко всем в этой ветке.

                  1. С дисперсией не понятно, т.к. мы имеет просто короткий сигнал и ничего не можем сказать про его дисперсию по профилю. (Разве что речь идёт о микро отличиях скорости ГВ от световой). Мы можем его сравнивать только с моделью, чтобы понять, если дисперсия или нет. Но, понятно, что это очень условно, т.к. для моделирования в свою очередь надо опираться на параметры сигнала.

                  2. Не понимаю, как можно тремя детекторами ограничиться для определения скорости. У нас три неизвестных: скорость и две координаты на небесной сфере. И два параметра задержки при трёх детекторах. Я так разумею, надо четыре прибора (если исключить вырожденные ситуации).


                  1. Serge3leo
                    02.06.2017 18:26
                    #10109191

                    1. Ясное дело, не совсем корректно. Они рассчитывали форму сигнала изменяющейся частоты по ОТО, применяли красное смещение, как локальное, так и по трассе, и оценивали величину дисперсии, получили почти 0. Но, из величины малости дисперсии делается оценка массы гравитона, однако, если гравитон таки вдруг существует, то использование ОТО при расчёте формы сигнала и локальных красных смещений — некорректно.

                    2. «требуется, как минимум, три детектора» — таки да, Вы абсолютно правы, лажа вышла. Ведь известно же трёх видимых спутников ГЛОНАСС маловато будет. (В прочем, есть одна гнилая отмазка — вращение Земли, пол километра в секунду)


                    1. choupa
                      02.06.2017 20:34
                      #10109467

                      Ага. В ГЛОНАСС, впрочем, скорость известна, зато неизвестно три координаты, включая высоту.


    1. vanxant
      02.06.2017 02:55
      #10106539

      Вот тоже не понял этот момент. Изначально сообщалось, что по результатам первого детектирования получено ограничение снизу в 0.7с. Как получилось 20 знаков — здесь явно умалчивается.


      1. Shkaff
        02.06.2017 10:33
        #10107061

        Я добавил в статью как я сделал оценку, и поменял точность — с 20 до 11 знаков:) Там из вычислений станет ясно, почему было ~20 раньше. Не претендую на однозначную правильность оценки скорости, но сама оценка массы гравитона говорит нам об очень близком к скорости света значении.


    1. swelf
      02.06.2017 12:06
      #10107545

      Это возможно только в одном случае: когда источник лежит строго на прямой, проходящий через оба детектора.

      не верно, если известен источник волн, т.е. направление, то просто делим получившуюся величину на синус угла, или тангенс, или чего-то еще, с ходу не скажу), вообщем простая тригонометрия. проблема будет только в случае, если источник равноудален от обоих детекторов, т.е. образует равнобедренный треугольник. так как волны тогда придут на детекторы одновренеменно.


  1. Newbie2
    01.06.2017 22:35
    #10106211
    -8

    А мне вот что непонятно с черными дырами: почему считается, что все что попало в черную дыру, не может оттуда выбраться? Что мы знаем о черных дырах? У них настолько сильная гравитация, что она притягивает к себе даже безмассовые частицы (свет). Но ведь сила их гравитации не бесконечна, следовательно, если в черную дыру залетит ракета, то при достаточном импульсе, превышающем силу гравитации черной дыры, она сможет вылететь подобно тому, как ракеты сейчас преодолевают гравитацию земную. Ведь если сила гравитации черной дыры не равна бесконечности, то и импульс для преодоления этой гравитации не обязательно должен быть равен бесконечности! Или нет?

    Вариант аннигиляции ракеты при прохождении горизонта событий не рассматриваем. В последнем выпуске «спросите Итана» подробно излагалось, почему при пересечении горизонта событий большой черной дыры этой аннигиляции не произойдет.


    1. Shkaff
      01.06.2017 22:36
      #10106215
      +10

      "Космическая" скорость для преодоления гравитации ЧД должна превышать скорость света, а тк скорость света ничто не может превысить, то и вырваться из ЧД ничто не может.


      1. Newbie2
        01.06.2017 22:38
        #10106227
        -1

        Опять не понял — почему все упирается в скорость? Ведь мы же говорим о направлении движения внутри черной дыры безотносительно скорости.
        Я так понимаю, что законы физики в черной дыре не сильно-то и отличаются от земных. Выше плотность, больше масса — оппа! Вот вам и горизонт событий. Но ведь земную гравитацию преодолевать-то умеем? Значит можно преодолеть и более сильную гравитацию в рамках тех же законов физики.
        Может пока мы не можем наблюдать космические тела, которые смогли пролететь сквозь черную дыру, ввиду того, что некому было задать им достаточно сильный импульс?


        1. Shkaff
          01.06.2017 22:41
          #10106237
          +3

          Физика в смысле притяжения — не особо и отличается. А почему скорость — тут на вики хорошо написано.


        1. ggrnd0
          01.06.2017 22:48
          #10106249
          +3

          потому что в уравнении масса объекта сокращается.
          результат зависит от:
          1) массы ЧД
          2) скорости объекта
          3) расстояния от объекта до центра массы ЧД


          Если объект на скорости ниже скорости света окажется за горизонтом событий, то нет никакой возможности вернуться обратно...


          P.S. что интересно, горизонт событий очерчен 2й космической скоростью.
          Поэтому если ЧД небольшая, а объект обладает скоростью близкой к скорости света, то чисто теоретически объект может оказаться на орбите у ЧД за горизонтом событий...


          Так же, так как для объектов обладающих массой скорость света не достижима, фактически произвольный объект может попасть в ловушку ЧД еще до пересечения горизонта событий...


          1. choupa
            02.06.2017 01:40
            #10106503

            Насчёт орбиты вы ошибаетесь. Нет никаких орбит под горизонтом (если не считать орбитой движение на центр). Я вам больше скажу, нет устойчивых орбит и над горизонтом. Там кинематика совсем непохожа на кеплеровскую. Там пипец какая математика, скажу я вам, как человек, занимавшийся этим вопросом. Разумеется, ничего точно там посчитать нельзя.


            1. vanxant
              02.06.2017 02:40
              #10106535
              +1

              Тем не менее под горизонтом возможны замкнутые времениподобные кривые (=«очень странные орбиты»).
              Я понимаю, что без сурового матана никак, но если попробовать на пальцах, то на горизонте ЧД скорости света равна вторая космическая (скорость убегания). Орбитальная скорость (первая космическая) в корень из двух раз меньше. Какое-нибудь нейтрино со скоростью близкой к c и под правильным углом может болтаться под горизонтом ЧД бесконечно долго. Более того, для очень сильно изолированной ЧД, в которой испарение преобладает над поглощением, через очень, очень, очень длительный промежуток времени такое нейтрино сможет даже выбраться из-под горизонта (точнее, горизонт может сдуться настолько, что нейтрино окажется снаружи).


              1. choupa
                02.06.2017 03:15
                #10106563
                +6

                1. Да ну нет же! Какие корень из 2?! Корень из 2 — это ньютоновская механика. На горизонте и первая и вторая космическая совпадают, и равны скорости света. Если вы уж рассуждаете в терминах 1 и 2 космических скоростей, то говорите уж тогда о кинетической энергии, которая должна отличаться в 2 раза. Для параболической траектории K=-П, для круговой К=-П/2 (П — потенциальная энергия). А для при ультрарелятивистских скоростях если ваш объект имеет энергию К/2 и скорость близкую к «с», то при энергии К, его скорость будет чуток ближе к «с», т.е. по сути такая же.

                2. Под горизонтом невозможны замкнутые орбиты! Движение возможно только к центру! А замкнутая орбита подразумевает участки, где движение происходит от центра. Что невозможно. Как любят говорить, под горизонтом время и пространство меняются местами.

                Я вам больше скажу, в «наивной» системе координат (t, r), если её тупо продлить (через особенность на горизонте) внутрь ЧД, то в ней в один и тот же момент времени будет существовать два тела: одно медленно падает в ЧД, другое под горизонтом летит в центр ЧД. но назад во времени (ну или «зеркально» приближается к горизонту изнутри).

                Разрешение этого парадокса состоит в том, что система координат (t,r) «неправильная». Лучше использовать координаты Крускала, не имеющие особенности на горизонте. Зато в них возникает две протяжённые сингулярности: сингулярность прошлого и сингулярность будущего.


                1. Silverado
                  02.06.2017 14:54
                  #10108333

                  2 — vanxant, видимо, про вращающиеся ЧД, где, если верить Кауфману, такое (и много чего еще) возможно.


            1. slonpts
              02.06.2017 09:22
              #10106855

              Как специалист, можете рассказать подробнее про орбиты над горизонтом и что именно происходит в момент пересечения горизонта? Если, к примеру, атом / электрон / фотон падают на черную дыру?


              1. choupa
                02.06.2017 15:20
                #10108507
                +2

                Падение в шварцшильдовскую чёрную дыру скучно до безобразия. Если дыра небольшая, то вас ещё бы могло позабавить приливное ускорение. Но в случае ЧД галактического масштаба ничего замечательно ожидать не стоит.

                Если смотреть вперёд, перед вами будет всё разрастающееся чёрное поле. В то же время звёзды сзади будут из-за аберрации света скучиваться у малом угле и покраснеют. Горизонт событий вы никак не заметите, кроме того, что станет темно, т.к. свет из внешней вселенной испытает предельное красное смещение и соберётся в точку позади вас.

                В общем это не будет ничем отличаться от набора световой скорости в обычном пространстве. Впрочем только без ускорения, в том смысле, что будет сохраняться невесомость.

                После горизонта за конечное время (что-то сейчас не могу сообразить за какое, пусть за R/c) вы грохнитесь в сингулярность, возле которой приливное ускорение-таки вас прикончит. И никто из тех, кто упал туда раньше, там вас ждать не будет.


                1. sim2q
                  02.06.2017 19:10
                  #10109301

                  не хватает: «Тем времени с наружи....» :)


            1. beavis88
              02.06.2017 16:49
              #10108841

              Какая там математика? Распишите подробнее.


        1. Murmand
          01.06.2017 23:30
          #10106317
          +1

          Мне думается это как представить себе большой такой водоворот в который постоянно льется огромный поток воды и игрушечный кораблик который пытается из него (этого водоворота) выплыть, вот только вода всегда будет течь быстрее чем гипотетически возможная скорость кораблика, так и само пространство падает в черную дыру со скоростью которую невозможно достичь в нашей вселенной.


        1. nagvv
          02.06.2017 00:03
          #10106379
          -1

          Я кажется вас понял. Ваш вопрос можно перефразировать так: «Вылетит ли обьект из ЧД, если он будет лететь с постоянной скоростью V относительно центра ЧД, по направлению перпендикулярную поверхности ГС?». Я вас правильно понял?


        1. VenomBlood
          02.06.2017 00:20
          #10106411
          +3

          Рассматривайте черную дыру несколько по другому. Само пространство-время искривлено таким образом, что любые мировые линии начинающиеся под горизонтом заканчиваются в сингулярности. Т.е. не важно как и куда и каким образом движется ваша ракета, сама геометрия пространства делает, грубо говоря, приблищение к сингулярности timelike координатой, это уже не «пространство куда мы летим» а неизбежное будущее.


          1. Kealon
            09.06.2017 08:40
            #10122319

            тогда возникает вопрос: «а каково тогда растояние до сингулярности для объекта внутри самой чёрной дыры?»


        1. GennPen
          02.06.2017 00:33
          #10106429

          Чтобы придать объекту ускорение — нужен импульс, нужно от чего то отталкиваться(2й закон Ньютона).
          Так вот чтобы взлететь с ЧД — нужен импульс гораздо больше скорости света, что в принципе недостижимо.


        1. wych-elm
          02.06.2017 16:56
          #10108865
          +1

          Потому что ракета движется за счет скорости вылетающего вещества — это принцип реактивного движения. Таким образом ракета получает импульс — свою движущую силу. Импульс, если я еще что-то помню из физики, — это произведение массы (здесь, вылетающего вещества) на скорость (того же вещества). И чтобы преодолеть притяжение черной дыры, импульс должен быть настолько велик, что либо скорость вылетающего вещества должна превышать скорость света, либо масса вылетающего вещества должна быть больше массы всего корабля (месте с топливом).


    1. 3al
      02.06.2017 08:47
      #10106785
      +3

      Гравитация — не сила, а следствие искривления пространства-времени. Внутри чёрной дыры пространство искривлено так, что все направления ведут в её центр (примерно как снаружи неё направление времени указывает в будущее: независимо от импульса, в прошлое не попанешь). Поэтому из чёрной дыры не выбраться.


    1. shadovv76
      02.06.2017 09:47
      #10106917

      да, энергия черной дыры не бесконечна, но черной дырой именно и называют объект, который уже обладает достаточным притяжением для удержания СВЕТА.
      т.е. вы рассуждаете не о черной дыре, а об объекте максимально приближающемся к ней по свойствам.


    1. Serge3leo
      02.06.2017 14:23
      #10108203

      Почему не может? Может! Другое дело, что не так, как Вы пишите.

      Мы, с подавляющей вероятностью, имеем дело с колапсарами, у которых всё вещество приблизилось к горизонту событий, но его ещё не пересекло. Так что при слиянии чёрных дыр (колапсаров), в принципе возможны, как гамма всплески, так и всякое разное.

      А вот ракета это ж вряд ли :)


  1. Murmand
    01.06.2017 23:16
    #10106287

    Я правильно понимаю, что даже улавливая гравиволны мы все равно не сможем заглянуть за сферу Хаббла?


    1. Shkaff
      01.06.2017 23:17
      #10106293
      +1

      Увы, никак… скорость света она такая...


  1. Jokerius
    02.06.2017 10:35
    #10107071

    2 солнечных массы превратились в энергию меньше чем за секунду, это намного более грандиозное явление чем взрыв сверхновой.

    Представляя черную дыру как всепоглощающий объект мне сложно понять механику, каким образом у него единомоментно «отобрали» такое количество массы/энергии


    1. Shkaff
      02.06.2017 10:57
      #10107207
      +1

      Там в конце статьи есть хорошее видео на эту тему. А по сути — любые объекты, движущиеся с переменным ускорением, излучают гравитационные волны. В случае ЧД — это не движение сингулярностей, а горизонт событий излучает (гравитационные волны изнутри горизонта событий бы не вышли). А раз есть излучение, значит, теряется энергия, в случае слияния дыр это кинетическая энергия их движения (скорость в 0.6 скорости света!), которая переходит в излучение. А из-за эквивалентности массы и энергии, для ЧД потеря энергии — это потеря массы.


      1. Serge3leo
        02.06.2017 15:10
        #10108441

        Грубо говоря, в моделях по которым всё считается, сравнивается с наблюдениями и создаётся видео, внутри горизонта событий массы нет, она равна 0, вся масса над горизонтом событий, хотя и вблизи неё.


  1. Ita4
    02.06.2017 10:35
    #10107079

    "С другой стороны, масса ЧД зависит от количества металлов в ней, поэтому по измеренным массам ЧД можно сказать, насколько молоды были звезды, из которых они образовались"
    Глупый, возможно, вопрос, но речь ведь идет про количество металла в материнской звезде, а не самой ЧД? Всегда думал, что в таких условиях вещество теряет все признаки, делающие его металлом или неметаллом.


    1. Shkaff
      02.06.2017 10:40
      #10107099

      И о том, и о том. Там на самом деле может быть два случая — когда в звезде было много металлов, а ЧД существовала короткое время, и когда в звезде было мало металлов, но ЧД очень долго существовала, и успела поглотить кучу материала.


      Вещество действительно теряет все признаки, но чтобы достичь такой массы, ЧД необходимо поглотить вещество, и если бы она поглощала водород, например, она никогда бы не набрала достаточно вещества. Поэтому делается вывод, что должна была поглощать тяжелые элементы.


      А, и металл в данном контексте — все элементы тяжелее гелия (ох уж эти астрофизики!)


      1. Dimmis
        02.06.2017 11:42
        #10107437

        но чтобы достичь такой массы, ЧД необходимо поглотить вещество, и если бы она поглощала водород, например, она никогда бы не набрала достаточно вещества.

        Почему это? Даже в звездах с высокой металличностью содержание элементов тяжелее гелия считанные проценты. И почти все они продукт термоядерных реакций гелия и водорода. Откуда в межзвездном пространстве взяться значительным количествам металлов, чтобы черная дыра могла расти за их счет?


        1. Shkaff
          02.06.2017 12:39
          #10107699

          Есть такая штука как звездный ветер. Если ЧД находятся внутри плотного кластера, то таким образом может забиться довольно много вещества.


          1. Dimmis
            02.06.2017 13:21
            #10107945

            Ну так звездный ветер это вещество из атмосферы звезды, которая всегда имеет пониженную металличность, по сравнению со ядром звезды. Ну и интересно прикинуть оценку массы звездного ветра которую может поглотить ЧД. Пусть даже в скоплении. Потери масс от звездного ветра для наиболее активных звезд оцениваются в 10(-8) массы звезды. Если принять невероятную ситуацию что в скоплении на расстоянии половины светового года находится миллион таких звезд то в год ЧД будет поглощать где то 10(-23) массы звезды. Сильно ее массу это не увеличит. Поправьте, если ошибаюсь.


            1. Shkaff
              02.06.2017 15:23
              #10108523
              +1

              Я в этом совсем не эксперт, но попробую ответить. Цитируя статью:


              The measured masses robustly demonstrate that relatively “heavy” black holes (& 25 M) can form in nature. This
              discovery implies relatively weak massive-star winds and thus the formation of GW150914 in an environment
              with metallicity lower than ' 1/2 of the solar value. The low measured redshift (z ' 0.1) of GW150914 and the low inferred metallicity of the stellar progenitor imply either binary black-hole formation in a low-mass galaxy in the local Universe and a prompt merger, or formation at high redshift with a time delay between formation and merger of several Gyr.

              Собственно, речь идет о том, что для формирования таких ЧД нужен не сильный звездный ветер, а достаточно слабый (Z это металличность по сравнению с солнечной)



              Думаю, тут дело как раз в том, как формировались ЧД, и что было со звездами, а не что поглощали после, и я был не прав в прошлом комментарии.


  1. AVI-crak
    02.06.2017 10:40
    #10107101
    -2

    Я дико извиняюсь, но две чёрные дыры не могут столкнуться. Точнее они могут находиться рядом без взаимного ускорения. Дело в том что чёрная дыра может только притягивать внешние объекты своей гравитацией, но реагировать на чужую гравитацию просто не в состоянии.
    Хотя можно «написать» что может реагировать, и тогда за горизонт событий можно будет кататься как за город на дачу.

    Регистрация гравитации доказана гораздо раньше, и более простым способом — атомными часами. Причём полученные данные теперь используются для коррекции часов на спутниках навигации.


    1. Shkaff
      02.06.2017 10:41
      #10107107

      Это очень сильное утверждение, насчет того, что они не могут столкнуться. Почему вдруг?


      И речь идет не о регистрации гравитации, но о гравитационных волнах, а это несколько другое.


    1. vanxant
      02.06.2017 11:08
      #10107255

      Почему не могут?
      С точки зрения первой ЧД вещество, составляющее вторую ЧД, ещё не успело упасть под горизонт событий (оно застыло в вечном падении где-то очень близко к горизонту, но снаружи, из-за наблюдаемого замедления времени). Поэтому гравитация первой ЧД ещё может это вещество «догнать».
      Аналогично наоборот.


    1. upsilon
      02.06.2017 11:16
      #10107305

      Под действием «чужой» гравитации горизонт событий просто переместится/изменит форму, почему нет?


    1. r00tGER
      02.06.2017 11:54
      #10107483

      Гравитация — не сила, а следствие искривления пространства-времени.
      (как сказал выше 3al).


      1. AVI-crak
        02.06.2017 17:43
        #10109045

        Вот, человек тоже нарисовал график кривизны пространства с проекцией двух сверхмассивных объектов.
        Скатиться вниз по такому графику можно только в направлении сверхмассивного объекта. Однако между двумя подобными объектами график взлетает в небеса, практически до вменяемой гравитации.
        Более того.
        Чёрная дыра почти всегда неподвижна, так как получает внешний материал равномерно по всей площади. Но в случае явного перекоса, например притягивания звезды под прямым углом (прямо в центр) — чёрная дыра приобретёт импульс движения этой звезды. В случае двух чёрных дыр на «близком» расстоянии — подобный перекос получается автоматически. И для того чтобы эти две ЧД столкнулись — необходимо очень много внешнего материала, минимум половину их собственной массы. Иначе подобное событие никогда не случится.

        А шанс начальных векторов на 100% столкновения двух ЧД — ничтожно мал. Шанс застать такое событие ещё при собственной жизни — просто равен нулю.
        Возможно где-то во вселенной произошло подобное событие, и не один раз. Но нас там ещё не было, и это хорошо.


        1. upsilon
          02.06.2017 22:20
          #10109725

          Для начала, неподвижна относительно чего?


          1. AVI-crak
            03.06.2017 17:34
            #10110809

            Начальный вектор движения есть у всех звёзд, планет, и так далее. Но основное отличие ЧД от всего остального — что её вектор движения почти всегда не меняется. А учитывая массу — можно утверждать что всё остальное крутится вокруг неё, как минимум это удобная точка отчёта.

            ЧД может сместить вектор своего движения, в случае прямого попадания в неё другой звезды. Не захвата на внешнюю орбиту с последующим разрушением — а прямого удара прямо в центр ЧД. В случае захвата — первоначальный импульс рассеивается практически до нуля.
            Прямое попадание — событие настолько редкое, что ни одного подобного события ещё не фиксировалось.


            1. Frankenstine
              08.06.2017 10:48
              #10119763

              Масса ЧД не обязательно зашкаливающе велика (сотни, тысячи солнечных и даже выше). В данном случае наблюдали слияние ЧД с массами в десятки солнечных, что сравнимо с массами довольно большого количества звёзд (как известно, самые массивные звёзды имеют массу более 200 солнечных). Соответственно, в случае гравитационно близкого расположения ЧД и звезды с массой в десяток-другой солнечных, ЧД будет вращаться вокруг общего центра масс, как обычная звезда.


            1. Kealon
              09.06.2017 08:53
              #10122351

              т.е. вы утверждаете что закон сохранения импульса для ЧД и звезды не солюдается?


  1. JohnDaniels
    02.06.2017 10:41
    #10107109

    А есть какие-либо объяснения по поводу скорости гр.волн? Почему она равна скорости света?


    1. Shkaff
      02.06.2017 10:43
      #10107123

      По сути, гравитон — частица с нулевой массой в ОТО, а частицы с нулевой массой распространяются со скоростью света. Есть модификации ОТО, где гравитон имеет массу, и, соответственно, движется медленнее, но данный эксперимент показывает, что эта масса должна быть чрезвычайно мала.


      1. Nikobraz
        02.06.2017 11:18
        #10107321

        А как оно взаимодействует с материей?
        Большой кусок материи получается излучает гравитоны, и они каким-то образом создают притягивающую силу воздействующую на материю?


        1. vanxant
          02.06.2017 11:23
          #10107357
          +1

          Согласно ОТО нет никакой такой притягивающей силы, есть тупо геометрия кривого пространства. Пролетающий гравитон, соответственно, просто плющит и колбасит пространство-время на своём пути, причём до прихода следующего гравитона эта сплющенность сохраняется. А дальше, если в этой точке пространства есть какая-нибудь материя, её начинает сносить в ту или иную сторону в процессе её движения в пространстве-времени (в т.ч. только во времени).


          1. erwins22
            02.06.2017 12:57
            #10107807

            Согласно ОТО нет вообще гравитонов. Они есть в спекулятивных расширениях.


            1. Shkaff
              02.06.2017 12:58
              #10107817

              Частицы нет, но это не мешает рассматривать псевдочастицу, безо всякого квантования (просто как цуг волн).


      1. coturnix19
        02.06.2017 15:06
        #10108423

        поправьте если я не прав, но имеет ли смыл говорить о частицах в отношении классической теории, которая к тому же с квантовой механикой «не дружит»?


        1. Shkaff
          02.06.2017 15:11
          #10108447

          Нет, не имеет, вы правы. Я несколько вольно кидаюсь словом "частица". Можно либо предположить, что гравитация все же квантуется, и тогда говорить о массе гравитона, или просто определять энергию цуга волн и пересчитывать в массу просто формально.


  1. Kragius
    02.06.2017 12:40
    #10107705

    А ведь раз они разогнались до 60% от скорости света, то для какого-нить наблюдателя это, без сомнения, эпичное событие происходило в slow-motion! Ну то есть скорость растет, время уменьшается… И да, я понимаю что наблюдатель скорее всего должен был стоять прямо на поверхности черной дыры, что невозможно по ряду причин(как минимум отсутствие поверхности у черной дыры), но все же! Вот прямо апогей крутости!


  1. SHOL
    02.06.2017 12:49
    #10107753

    А какие есть идеи по поводу происхождения дыр таких масс?


    1. Shkaff
      02.06.2017 12:57
      #10107809

      Как и обычно — коллапс звезд. Есть два возможных канала формирования — в динамическом окружении плотных звездных кластеров, и в изоляции. В зависимости от этого время жизни ЧД сильно отличается, и их поведение тоже. Например, при образовании в кластере их может вытолкнуть из кластера за счет динамического взаимодейтсвия с другими звездами, и только после этого они сольются, но сам процесс займет достаточно короткое время.


  1. Natan4ik
    02.06.2017 12:53
    #10107783

    Сам процесс слияния занял меньше секунды


    Сложно даже вообразить. Пытаясь мысленно представить как это выглядело, наталкиваешься на проблему: происходит слияние (читай: столкновение) двух объектов, выделяется энергия, кучи осколков разлетающихся в разные стороны… а тут… либо я совершаю грубую ошибку пытаясь представить ЧД, как материальный объект/шарик/кубик, да не важно что, который сталкивается с другим… либо что-то должно же происходить еще?
    Или за счет огромной гравитации, ни энергия, ни частицы, ни что в итоге, просто не может вырваться при этом?

    Извиняюсь за сумбур, надеюсь правильно и понятно описал свой вопрос.


    1. Shkaff
      02.06.2017 13:00
      #10107827
      +1

      Частиц там в общем нет (ЧД все же), а энергия выходит, в виде гравитационных волн, и это как раз мы наблюдаем.
      Как-то так:



      1. slg
        02.06.2017 14:31
        #10108239

        Прочитал описание на youtube, но не всё понятно. Прошу помочь разобраться.
        Кривизна двумерной поверхности в точке (x, y) в ролике соответствует кривизне реального пространства в точке (x, y, 0) в плоскости орбит ч. дыр? Или z двумерной поверхности соответствует кривизне реального пространства?
        Какой смысл во всплесках на 0:40-0:55 выше уровня плоскости? Правильно я понимаю, что это не отрицательная гравитация? Тогда, что это?
        Цвет отображает скорость течения времени (красный — время сильно замедлено). Это нормально, что темп времени не пропорционален кривизне пространства (хорошо заметно на 0:48)?
        Почему всплески на 0:54 не симметричны?


        1. Shkaff
          02.06.2017 14:55
          #10108335

          Кривизна двумерной поверхности в точке (x, y) в ролике соответствует кривизне реального пространства в точке (x, y, 0) в плоскости орбит ч. дыр? Или z двумерной поверхности соответствует кривизне реального пространства?

          Я не очень понял, что вы имеете ввиду, но я думаю, что кривизна реального пространства.


          Какой смысл во всплесках на 0:40-0:55 выше уровня плоскости? Правильно я понимаю, что это не отрицательная гравитация? Тогда, что это?

          Тут не показан фоновый уровень кривизны, так что думаю, до антигравитации не доходит. Но в целом, может быть даже и так, ничего страшного.


          Про время не скажу, а про всплеск — так ЧД разных масс, оттуда и ассиметрия.


  1. erwins22
    02.06.2017 12:59
    #10107823

    Кстати, вчера читал статью, в которой рассматривается горизонт событий как поверхность отражающая гравитационные волны.
    Вроде сравнение с данными этому благоволит на уровне 3 сигм.


    1. Shkaff
      02.06.2017 13:00
      #10107831
      +3

      О, а можно ссылочку?


  1. Arxitektor
    02.06.2017 13:29
    #10107983

    А что на счет приливных сил?
    По идее они должны быть колоссальной силы или нет?
    Ведь ничто не в силах изменить форму горизонта событий?
    Это же сфера где внешняя поверхность определена скоростью убегания равной С?
    Всё таки интересно как дыры сливаются?
    И каков объём полученной черной дыры? сумме объёмов — улетевшая энергия?
    И как я понял чем массивнее черная дыра тем ниже ёе плотность.?
    И из этого вытекает не привычный по жизни факт т.е. если мы удвоим объём черной дыра то её масса не вырастет в 2 раза?


  1. Arxitektor
    02.06.2017 14:03
    #10108083

    Почитал вики про черные дыры. Попробовал вывести формулу зависимости объёма черной дыры от её массы.
    Гравитационный радиус черной дыры R = (2GM)/C^2
    Объём сферы (4*pi*r^3)/3
    Попробовал посчитать увеличение объёма черной дыры при удвоении массы…
    У меня получилось в 8 раз… (Скорее всего ошибаюсь)
    Что не сходиться с обычными представлениями V увеличили в 2 раза и масса тоже возросла в 2 раза.
    Но сходиться с интересным фактом как только 2 горизонта событий соприкоснуться тут же возникнет 3 под которым поместяться первые 2.
    Еще раз повторюсь скорее всего ошибаюсь
    Кто из тех кто в теме может подскажите правильные ли мысли?


    1. erwins22
      02.06.2017 14:17
      #10108165

      2 одинаковые ЧД сложив без учета разрушения ЧД и гравволн получим чд объемом в 8 раз больше, а линейный размер в 2 раза больше и "плотность" в 4 раза меньше.


      В принципе внутри ЧД могут существовать свои ЧД.


      1. Serge3leo
        02.06.2017 14:37
        #10108269

        Это ж вряд ли, если ОТО верно, то внутри ЧД другие ЧД невозможны.


        1. erwins22
          02.06.2017 14:39
          #10108275

          внутри ЧД такое же пространство как и во вне… в нем тоже могут быть и ЧД и астероиды и т д


          1. Serge3leo
            02.06.2017 14:50
            #10108317

            Согласно ОТО внутри ЧД совсем другое пространство, в частности, движение возможно только от горизонта событий в сторону центра.


            1. erwins22
              02.06.2017 15:09
              #10108435

              А по кругу?


              1. Serge3leo
                02.06.2017 15:58
                #10108683

                По кругу точно не может. При вращающихся чёрных дырах там сингулярности хитро расположены и траектории падения могут быть хитрыми, но на обычное пространство это совсем не похоже.


                1. erwins22
                  02.06.2017 16:09
                  #10108713

                  ""Итак, начнем с сугубо теоретического результата — в середине апреля 2011 года появилась замечательная работа доктора физико-математических наук сотрудника Института ядерных исследований РАН Вячеслава Докучаева. В ней автор исследовал черные дыры Керра и Райсснера-Нордстрема. В частности, физика интересовало, что может происходить внутри черной дыры? Имеется ли там некий порядок, или же вся внутренность горизонта событий заполнена хаотически мечущимися вокруг сингулярности частицами?


                  Как оказалось, в двух описанных случаях некое подобие порядка (по крайней мере, в некоторой части внутренности горизонта) имеется. Дело в том, что для дыр Керра и Райсснера-Нордстрема внутри горизонта событий существует так называемый горизонт Коши. Он ограничивает регион, где уравнения движения теории относительности имеют решения, то есть траектории частиц поддаются описанию. Оказалось (и это совершенно нетривиальный результат), что внутри дыры для массовых и безмассовых частиц есть устойчивые замкнутые траектории. Попав на такую траекторию, частица будет летать вокруг центральной сингулярности, почти как планета вокруг Солнца (устойчивость означает, что несмотря на небольшие “толчки” частица будет стремиться вернуться на эту орбиту). “Почти” здесь стоит потому, что в отличие от “скучных” эллиптических траекторий внутри дыры частицы могут летать по очень хитрым спиралям.


                  Надо сказать, что автор делает из полученного результата довольно фантастические, но крайне занимательные выводы. Например, внутри такой дыры могут существовать аналоги планет. Это тем более возможно, что плотность черной дыры обратно пропорциональна квадрату ее массы — например, черная дыра массой в миллиард солнечных (известны дыры, чьи массы составляют десятки миллиардов солнечных) имеет плотность около 20 килограммов на кубический метр, что много меньше, скажем, плотности воды (1000 килограммов на кубический метр).""


                  http://lazarev.org/ru/interesting/full_news/chudesa_singulyarnosti._chernye_dyry_prodolzhayut_udivlyat_astronomov/


                  1. Serge3leo
                    02.06.2017 16:25
                    #10108761

                    Однако заметим, «могут существовать» не совсем корректное выражение. Эта теория, как и многие другие исследования черных дыр, описывает такие времена, которые для нас соответствую бесконечно удалённому будущему и концу Вселенной.

                    А у данных сталкивающихся чёрных дыр, ещё ни одна частица не пересекла горизонт событий. Мало того, кое какие частицы, возможно, в результате слияния вообще выкинуло из окрестностей горизонта событий обратно во внешний мир.

                    Кроме того, ввиду излучения Хокинга и все остальные оставшиеся частицы тоже так и не пересекут горизонт событий, т.к. он исчезнет ввиду испарения чёрной дыры. Так что, скорее всего, под горизонтом событий ничего не было, нет и ничего никогда не будет.


                    1. Serge3leo
                      02.06.2017 16:31
                      #10108777

                      P.S.
                      не «и концу Вселенной», а «или концу Вселенной в результате её коллапса». Как мне кажется, только при коллапсе всей Вселенной целиком не будет излучения Хокинга и мы все дружно сможем пересечь «горизонт событий» и познакомится с «сингулярностями» :)


                    1. erwins22
                      02.06.2017 16:34
                      #10108787

                      1. излучения Хокинга не подтверждено.
                      2. "у данных сталкивающихся чёрных дыр, ещё ни одна частица не пересекла горизонт событий" — уверены? падающая материя действительно для внешнего наблюдателя замирает на горизонте, но горизонт сам по себе активна штука и он может расти, при этом он не отталкивает материю вокруг себя.
                      3. "в результате слияния вообще выкинуло из окрестностей горизонта событий" — в принципе может выкинуть и из под горизонта событий.


                      1. Serge3leo
                        02.06.2017 16:39
                        #10108803

                        Горизонт событий растёт таким образом, что всё остаётся снаружи.

                        Из под горизонта событий выкинуть не может, в момент пересечения горизонта событий время во внешнем мире уже ушло в бесконечность, не куда выкидывать :)


                        1. erwins22
                          02.06.2017 16:53
                          #10108857

                          Рассмотрим коллапс нейтронной звезды по массе.
                          Часть материи будет находиться сразу внутри ЧД или по вашему предположению ее вытеснит на поверхность? по мере падения новой материи на ЧД горизонт будет расти вытесняя материю от центра?


                          В общем, ваша позиция с точки зрения ОТО сомнительна, но с точки зрения многочисленных ее расширений вполне возможна.


                          1. Serge3leo
                            02.06.2017 17:05
                            #10108895

                            Нет, именно с точки зрения чистой ОТО при коллапсе нейтронной звезды её, грубо говоря, «вывернет». Искривление пространства это Вам не хухры-мухры, это можно только посчитать, интуиция мало помогает. Вы как получали сигналы из центра нейтронной звезды, так и продолжите их получать до скончания времён, только с нарастающим красным смещением.

                            С точки зрения классической ОТО, в принципе, могут существовать «изначальные» чёрные дыры, но пока ни одной такой дыры не обнаружено.

                            Всё что имеем, это коллапсары — продукт коллапса материи у которых вся масса и всё вещество находится над горизонт событий.


                            1. Frankenstine
                              08.06.2017 11:25
                              #10119827

                              Но ведь при накоплении нейтронной звездой массой немного меньшей критической, внешнего вещества, перетекающего например со звезды-компаньона в двойной системе, по достижении критической массы произойдёт «тихий коллапс» без выброса вещества наружу, и вещество окажется внутри горизонта событий.


        1. vanxant
          02.06.2017 16:18
          #10108739

          Зависит от ЧД, для гигантских может быть. Грубо, если взять дыру в центре нашей галактики и поделить диаметр на массу, у неё внутри может теоретически оказаться несколько сот тысяч компактных объектов (белых карликов, нейтронных звёзд и ЧД звёздной массы). Ну типа они там изначально жили-были, их всё прибывало, и в конце концов совместными усилиями они таки свернули горизонт событий вокруг себя.
          При этом радиус компактных объектов порядка 10-20 км, а средние расстояния между ними — сотни миллионов км. Столкновения между ними в таких условиях возможны, но маловероятны, т.е. по большей части они должны до сих пор летать. Решения Керра и пр. это всё для изначально равномерного (сферически симметричного) распределения плотности, а тут всё явно не так и они не подходят. ОТО вообще крайне паршиво работает со сложными конфигурациями, даже для двух массивных тел аналитически получить совокупную метрику невозможно. Только считать…


          1. Serge3leo
            02.06.2017 16:36
            #10108795

            Если посчитаете правильно как именно будет «сворачиваться горизонт событий вокруг них», то окажется, что всё вещество «белых карликов, нейтронных звёзд и ЧД звёздной массы» будет над получившимся горизонтом событий. Грубо говоря всё вывернется на изнанку и будет видно снаружи до скончания времён. :)


            1. vanxant
              02.06.2017 16:54
              #10108859

              С чего бы это вдруг? Какие такие силы возьмут всё и вывернут? Откуда энергия возьмётся?
              Как вообще наблюдатель внутри может заметить появление горизонта, не пытаясь сквозь него выбраться?


              1. Serge3leo
                02.06.2017 17:27
                #10108983

                А он и не заметит, это же эффекты искривления пространства. И силы здесь не нужны и энергия не особо требуется.

                Скажем если взглянуть на нейтронную звезду, то, ввиду искривления, будет видно заметно больше одного полушария, а чёрную дыру типа коллапсар видно всю, включая внутренности.

                Или, скажем, возьмём наружного наблюдателя, внутреннего наблюдателя и линию связи (провод, гравволны — не важно). И пусть вокруг внутреннего наблюдателя собирается вещество не нулевой плотности (газ, пыль, белые карлики, нейтронные звёзды и ЧД звёздной массы). Рано или поздно получится чёрная дыра. При этом наружный наблюдатель будет постоянно иметь двустороннюю связь с внутренним наблюдателем до скончания времён, естественно с красным смещением наружу и фиолетовым внутрь.

                А когда (если) чёрная дыра испарится в виду излучения Хокинга, то и красное с фиолетовым смещением исчезнут и они смогут общаться как обычно. Только локальное время у них будет разным, такой вот «парадокс близнецов» получается.


    1. Serge3leo
      02.06.2017 14:34
      #10108249

      Плотность ЧД, да такая!

      Замечу, что т.к. в ЧД всё находится выше горизонта событий, то слияние двух горизонтов событий в третий происходит таким образом, что всё-фсё остаётся выше горизонта событий :)


    1. slg
      02.06.2017 14:41
      #10108279

      Это радиус горизонта событий. Вся масса и плотность сконцентрированы в одной точке — в центре.


      1. Serge3leo
        02.06.2017 15:26
        #10108537

        Сиё утверждение, скорее всего, неверно. Вся масса сосредоточена в небольшой окрестности над горизонтом событий.


        1. Shkaff
          02.06.2017 15:27
          #10108541

          Почему?


          1. Serge3leo
            02.06.2017 15:49
            #10108641

            Грубо говоря, при приближении к горизонту событий время «замедляется». В частности, Вы, вероятно знаете, что Вы никогда не увидите, что бы что-то пересекло горизонт событий. Для Вас вся масса, всё вещество находится выше сферы Шварцшильда.

            Однако, это ещё не всё. При слиянии двух колапсаров (чёрных дыр) Вы увидите, как это вещество, в окрестностях над горизонтом событий, взаимодействует друг с другом. При этом, Вы ни одну частицу вещества обоих колапсаров не потеряете из виду. Причём результаты этого взаимодействия: гравитационные волны, гамма излучение, а, не исключено, что и некоторые массивные частицы могут покинуть сливающиеся чёрные дыры.

            Скажем возьмём две чёрные дыры, в каждую кинем по космонавту. Вроде бы, у каждого путь только в один конец. Однако, подождём пару миллиардов лет и столкнём эти чёрные дыры, в принципе, в результате слияния у них есть шансы вылететь назад.

            Если рассмотреть процесс слияния с точки зрения падающего на чёрную дыру космонавта, то получится что падал зла не чуял, но на N-ой секунде падения за какие-то микросекунды до сферы Шварцшильда прилетел откуда-то другой космонавт и вышиб наружу.


            1. coturnix19
              02.06.2017 17:57
              #10109095

              а если предположить что чд и правда испаряются, то все еще интереснее — ты падаешь, падаешь. уже подлетаешь к горизонту и тут — бац! — черная дыра внезапно скукоживается, испаряется и исчезает прямо перед носом!


            1. Shkaff
              02.06.2017 20:26
              #10109439

              А разве большую часть массы не составляет вещество от звезды, туда схлопнувшееся после сверхновой?


              1. Serge3leo
                02.06.2017 21:18
                #10109567

                Да, большую часть массы в окрестностях над горизонтом событий черной дыры образовашейся в результате колапса сверхновой составляет вещество этой звезды.

                При этом ни одна частица этой сверхновой не достигает и не пересекает горизонт событий. И, если черные дыры будут сливаться или испарятся, то у них есть шанс вернуться в открытй Космос. Просто время течёт по разному, да и пространство сильно искривлённое. Например, с помущью гипотетической лазерной пушки можно в них выстрелить, причём имульс их настигнет ещё до пересечения сферы Шварцшильда.


                1. Shkaff
                  02.06.2017 23:12
                  #10109827

                  Хм, а можно ссылочку на это?


                  1. Serge3leo
                    03.06.2017 02:20
                    #10110065
                    +1

                    К сожалению, лично мне неизвестны ссылки на что-нибудь популярное, типа: “Коллапс звезды в картинках” или “для чайников”. Ландау, Лившиц — наше всё. Но что б не быть голословным в вопросе того, что центр коллапсирующей звезды остаётся всегда на связи, конечно с красным смещением, так же как и поверхность. Приведу цитату из Мизера, Торна, Уиллера, “Гравитация”

                    Упражнение 32.2. Красное смещение в ходе коллапса

                    а. Пусть радиопередатчик, расположенный на поверхности коллапсирующей звезды, испускает монохроматические волны с длиной волны ?исп и пусть удаленный наблюдатель, имеющий те же, что и передатчик, угловые координаты ? и ?, принимает эти волны.

                    Покажите, что при больших значениях времени принимаемая длина волны изменяется по закону:
                    ?прин/?исп ~ e-t/4M (32.8а)
                    [уравнение (32.6)], где t — собственное время удаленного наблюдателя.

                    б. Используя кинетическую теорию для выходящих фотонов (закон сохранения плотности в фазовом пространстве, т. е. теорему Лиувилля, §22.6), покажите, что поток энергии принимаемого излучения [эрг/(см??с)] изменяется по закону:

                    F ~ e-t/M (32.86)

                    в. Предположим, что ядерные реакции в центре звезды порождают нейтрино с энергией Eисп и эти нейтрино свободно летят наружу (поглощение нейтрино в звезде пренебрежимо мало). Покажите, что энергия каждого нейтрино, принимаемого удаленным наблюдателем, уменьшается при больших временах по закону:

                    Eприн/Eисп ~ e-t/4M (32.9а)

                    г. Покажите, что поток энергии нейтрино уменьшается при больших временах как:

                    F ~ e-t/2M (32.96)


                    1. Serge3leo
                      03.06.2017 02:30
                      #10110075

                      P.S.
                      Впрочем, читая дискуссии на этот счёт, надо бы когда-нибудь что-нибудь типа: “Коллапс звезды в картинках” или “для чайников”.


                      1. Shkaff
                        03.06.2017 08:06
                        #10110171

                        Для чайников не надо. Лучше как раз с формулками. В вашей цитате я так и не нашел, почему


                        При этом ни одна частица этой сверхновой не достигает и не пересекает горизонт событий.


                        1. Shkaff
                          03.06.2017 09:12
                          #10110227

                          На всякий случай: я вас неправильно понял, можно ничего не объяснять:)


                        1. Serge3leo
                          03.06.2017 12:26
                          #10110435
                          +2

                          Грубо говоря, потому, что горизонт событий это координатная особенность искривления пространства времени. По мере коллапса непрозрачного вещества сначала внешний наблюдатель получает фотоны больше, чем от одного полушария, потом от всей поверхности, а потом возникает эта особенность.

                          С нейтрино в чём-то аналогично, направление на центр коллапсирующей звезды от наблюдателя размывается.

                          Если будете пытаться понять по «Гравитации», то я забыл процитировать следующее упражнение:

                          д. Объясните с помощью элементарных соображений, почему законы убывания для энергии (32.8а) и (32.9а) одинаковы, а законы убывания для потоков энергии (32.86) и (32.96) отличаются друг от друга.

                          Закон уменьшения энергии квантов и нейтронов от поверхности и от центра совпадают, а потоки нет.


                1. Murmand
                  03.06.2017 00:09
                  #10109923

                  Простите дилетанта, но нет ли тут нарушения причинно-следственной связи? т.е. сингулярность появляется от того, что большое количество материи скапливается в малом объеме пространства, а не по тому, что оно гипотетически может там скопиться, или я не прав?


                  1. Serge3leo
                    03.06.2017 02:26
                    #10110073
                    +1

                    Грубо говоря, появляется один или множество горизонтов событий с нулевой площадью, а потом они сливаются в общий горизонт событий. А сингулярность в системе внутренних координат коллапсирующих частиц, если и образуется, то только в конце времен, когда связь времён с внешним миром утеряна окончательно.


                1. Shkaff
                  03.06.2017 08:30
                  #10110185

                  Я только сейчас понял, что вы говорите об удаленном наблюдателе… Тогда все окей, прошу прощения за беспокойство:)


                  1. Serge3leo
                    03.06.2017 12:40
                    #10110459
                    +1

                    На самом деле неважно какой наблюдатель, удалённый или нет, суть и последовательность событий не зависит от точки наблюдения (принцип причинности). Центр коллапсирующей звезды не оказывается после коллпаса одномоментно в сингулярности.

                    После коллапса в своей локальной системе координат и локальном временни центр звезды ещё некоторое количество нейтрино выпустит наружу, прежде чем пересечёт горизонт событий. Вопрос времени и направления, для наблюдателя в центре — это конкретно здесь и за конечное, но не нулевое время, для внешнего наблюдателя — за бесконечное время и непонятно где.

                    Мало того, при столкновении чёрных дыр образованных из коллапсирующих звезд, центры этих звёзд вполне могут столкнутся (Естественно, как для внешнего наблюдателя, так и для внутренних наблюдателей).


                    1. Shkaff
                      03.06.2017 12:53
                      #10110487

                      Да, это я понимаю. Признаться, я вчера совсем не так прочитал ваш комментарий. Мне показалось, что вы говорите, что внутрь черной дыры масса от (ядра) сверхновой не попадает вообще, и я никак не мог понять, откуда тогда вообще ЧД взялась бы. И вдобавок мне подумалось, что вы говорите, что это сидит вокруг ЧД до бесконечности в локальном времени, что совсем не соотносилось с моими представлениями. В общем, еще раз мои извинения:)


                      1. Serge3leo
                        03.06.2017 13:20
                        #10110537

                        Не вообще не попадает, а на момент слияния ещё ничего не попало под горизонт, и у одной, ни у второй. (Как для локальных, так и для удалённого наблюдателей)

                        В частности Ваше утвеждение "… черная дыра падает на черную дыру. В итоге остается одна черная дыра, ну и плюс гравитационные волны.", вполне возможно, что неполно. В принципе, и фотоны, и нейтрино, и прочее, вполне может остаться.


                        1. Shkaff
                          03.06.2017 13:48
                          #10110571

                          Тогда я снова не понимаю, откуда горизонт, если никакая масса от звезды еще не "попала внутрь"?


                          1. Serge3leo
                            03.06.2017 16:05
                            #10110727
                            +1

                            «попала внутрь»? Вот оно! Разум просит формул, а душа картинку.

                            Надо бы, как-нибудь собраться с силами, взять калькулятор и рассчитать комикс «Коллапс, слияние и жизнь чёрных дыр» с видовыми картинками от наблюдателей и схемами в разных системах координат. А то ведь в учебниках обычно же, для упрощения, берут «изначальную» черную дыру, которая уже существовала в минус бесконечности по времени, да и проекции на схемах берут [x; t].

                            Ближе к сути, как Вы знаете ОТО это некоторое дифференциальное уравнение, интегрирование которого даёт форму пространства, мировые линии, пути света, гравволн и нейтрино (приблизительно).

                            Горизонт формируется от интегрального влияния всех частиц коллапсирующей звезды. Однако он является интегральной координатной границей, поэтому для него понятие «быть внутри» достаточно расплывчато.

                            Интегрируем по линии, на пальцах
                            Возьмем двух наблюдателей: внутреннего, связанного с частицей в центре коллапсирующей звезды, и внешнего.

                            С точки зрения внешнего наблюдателя, с одной стороны, внутренний достигнет горизонта событий когда передаст сигнал с Z=+?, соотвественно, на t=+?. С другой стороны, внешний наблюдатель может принять в качестве горизонта событий геометрическое место координатных точек от которых сигнал посланный на t=-? ещё мог бы его достичь (заметим, в этих координатных точках нет физических частиц коллапсирующей звезды). Ясное дело, оба способа не конструктивны.

                            Для внутреннего ситуация ещё менее определённая, сейчас даже и не придумаю, каким локальным экспериментом он мог бы определить пересечение горизонта. Наверное, только с помощью радио/гравитационной/нейтринной локации внешнего наблюдателя, если тот не ответил, значит всё, пересёк.

                            На момент слияния черных дыр, и внешний наблюдатель получает сигналы от внутреннего, и внутренний получает ответы.

                            Интегрируем по картинке, вообще от балды
                            Коллапсирующая звезда выглядит как шар уменьшающегося радиуса.

                            По мере усиления искривления пространства сначала внешний наблюдатель начинает видеть всю поверхность шара.

                            Потом внутри шара появляется горизонт событий, геометрическое место координатных точек от которых сигнал посланный на t=-? ещё мог бы его достичь, в этих координатных точках нет физических частиц коллапсирующей звезды.

                            По мере жизни черной дыры, горизонт событий приближается к поверхности. Все частицы коллапсирующей звезды находятся в промежутке и поддаются радио/гравитационной/нейтринной локации со стороны внешнего наблюдателя. Иными словами, черная дыра является «толстой сферой».

                            При слиянии черных дыр внутренний наблюдатель сливается с «толстой сферой» другой черной дыры.


                            1. Shkaff
                              03.06.2017 18:32
                              #10110847
                              +1

                              Мне надо это обдумать, и залезть в книжки:) Душа, и правда, просит картинки.


                            1. Shkaff
                              06.06.2017 22:04
                              #10116253
                              +1

                              Так, я, кажется, разобрался чуть больше (если что, по Уиллеру-Торну, гл.34). Наверное, была некоторая проблема в терминологии.
                              Для меня "локальный наблюдатель" был массой, падающей в ЧД, в ее собственном времени. Любопытная симуляция. Там ЧД формируется быстро и без проблем. Для удаленного наблюдателя этот процесс занимает бесконечное время, а сам сигнал испытывает красное смещение тоже до бесконечности.
                              Но в какое-то конечное время красное смещение уже не позволяет нам видеть эту материю, фактически делая ее неотличимой от настоящей ЧД.


                              При слиянии черных дыр в собственном времени слияние происходит очень быстро, с точки зрения стороннего наблюдателя — то же самое, в какой-то момент горизонты событий становятся достаточно близко друг к другу, что время замедляется, ну и красное смещение возникает в ГВ сигнале — это то, что мы наблюдаем после "слияния" в LIGO.


                              А вот насчет частиц я ничего не нашел, и пока не очень понимаю, откуда бы им взяться в этом описании.


                              1. Serge3leo
                                11.06.2017 16:08
                                #10126415
                                +1

                                Наверное Вы были правы, а я Вас путал. Z наблюдателя, что в центре, что на поверхности коллапсирующей звезды, слишком быстро приближается к -? (а скорость к c), поэтому они вероятно не смогут наблюдать конец света во всей красе. Вроде как, для внешнего наблюдателя есть конечный момент времени «последнего влияния».

                                Отметим правда, что при Z = -? сигналы от конца света во внешнем мире придут в бесконечно малый промежуток времени после достижения внутренними наблюдателями горизонта событий. А моей интуиции казалось, что в бесконечно малый промежуток до этого момента, вероятно, я ошибался.

                                Кроме того, не смотря на то, что многие маститые релятивисты считают корректным переходы: в сопутствующую систему координат падающего тела (Новиков), в координаты Крускала-Шекерса и т.п. Но, лично моя интуиция таким переходам противится, например, формально же можно же попытаться перейти на точку зрения фотона, но результат будет «магический».

                                Впрочем, как я слышал, расчёты слияния ЧД проводят в мембранных моделях, которые абстрагируются от конечных результатов коллапса, т.к. всё что происходит ниже определённой окрестности горизонта неразличимо во внешнем мире.


        1. erwins22
          02.06.2017 15:36
          #10108581
          +1

          Есть много вариантов теориозависимых.


          В одних масса сосредоточена в центральной сингулярности, классическая ОТО.
          В других почти равномерно распределена внутри за счет отталкивания торсионного поля в теории Энштейна-Катрана.
          В третьи сосредоточена полностью на горизонте — вариант голографических ЧД.
          В Четверных формируется стенки червоточены.
          В пятых .....


          и все эти теории пока не противоречат опыту.


          После увеличения точности измерений те или иные вариант отсеются.


          1. wych-elm
            02.06.2017 17:17
            #10108939

            Мне кажется, что кроме «голографической» теории, все остальные не рассматривают реальный феномен релятивистского замедления времени, или это мне только кажется?


            1. erwins22
              02.06.2017 17:45
              #10109059

              Все рассматривают. Более того они все соответствуют экспериментальным данным.


  1. mortimoro
    02.06.2017 15:58
    #10108679

    Что будет, если черная дыра попадет в черную дыру? Эффект усилится или рекурсируется?


    1. Shkaff
      02.06.2017 20:27
      #10109447

      А это вот как раз то, что мы наблюдаем — черная дыра падает на черную дыру. В итоге остается одна черная дыра, ну и плюс гравитационные волны.


  1. Idot
    02.06.2017 18:13
    #10109161

    Меня интересует следующий вопрос:
    — если, для внешнего наблюдателя время падения объекта в чёрную дыру стремиться к бесконечности,
    то как мы можем наблюдать произошедшее слияние чёрных дыр? Разве это слияние тоже не должно растянуться до бесконечности?


    1. Serge3leo
      02.06.2017 18:49
      #10109245

      Таки да! Оно и растягивается до бесконечности! Скажем, спадающий сигнал уменьшающейся частоты с 0.595 он вечен. В окрестностях горизонта неравномерности накручивают витки, создают гравваолны, а наружу всё выходит всё медленнее и медленнее, всё печальнее и печальнее.


      1. Shkaff
        02.06.2017 20:28
        #10109449

        Ну все же это сингулярность падает бесконечно, а горизонт событий в общем вполне конечно.


        1. Serge3leo
          02.06.2017 21:02
          #10109539

          Не стоит путать, именно при прибижении внутреннего наблюдателя к горизонту событий в системе координат внешнего наблюдателя красное смещение (Z) уходит в плюс бесконечность на бесконечном времени в будущем.

          А в системе координат внутреннего наблюдателя, конечно, если чёрная дыра не испарится за время жизни Вселенной, фиолетовое смещение (Z) уходит в минус бесконечность за конечное время. Что характерно он получит всю информацию за всё время жизни Вселенной за конечное время до своего достижения сферы Шварцшильда.

          И потом, полностью удовлетворив своё любопытство относительно истории Вселенной, теоретически, так же за конечное время он достигнет сингулярности.

          P.S. При слиянии аналогичный процесс


  1. warmtheater
    02.06.2017 20:29
    #10109451

    А ГВ испытывают красное смещение из-за расширения вселенной?


    1. Shkaff
      02.06.2017 20:30
      #10109453

      Еще как! И мы даже его учитываем в вычислениях.


  1. eMarchenko
    02.06.2017 20:30
    #10109455

    Shkaff, а что случается с моментом импульса ЧД при слиянии?
    Настколько "школьная" физика описывает этот процесс?


    1. Shkaff
      02.06.2017 20:34
      #10109469

      Если вы имеете ввиду орбитальный момент самой ЧД (то, что называется "spin" в литературе), то он остается, но посчитать его довольно сложно, как я понимаю. То бишь, нужна вся динамика бинарной системы, с учетом уносимой энергии. Не знаю, насколько можно это описать школьной физикой… есть некоторые сомнения.


  1. Spaceoddity
    02.06.2017 21:19
    #10109573
    -1

    А что, это какое-то уникальное явление? На всю Вселенную третья регистрация?
    Гамма-всплески вон, каждый день регистрируются — по энерговыделению и расстояниям сопоставимы сабжу.


    1. Serge3leo
      02.06.2017 21:37
      #10109623

      Уникальность события в том, что мы верим в то что отнаблюдали! Помнится основатель гравитационно волновой астрономии, Джозеф Вебер, с 1969 и по 2000 кучу гравитационно волновых вспелесков зарегистрировал, но мало кто ему не перестал верить и почти никому не удалось повторить. Будем надеятся, что события LIGO не окажутся аналогичной туфтой.


    1. Shkaff
      02.06.2017 23:16
      #10109833
      +1

      Явление не уникальное, только вот величина эффекта так мала, что зарегистрировать очень тяжело. Поэтому третья регистрация важна и интересна. Лет через десять тоже будем каждый день регистрировать, будет другое дело совсем.


  1. John_SC
    03.06.2017 09:08
    #10110221

    Мне вот интересен такой вопрос. Если в момент соприкосновения двух горизонтов событий поместить в эту точку меня (то, что разорвет и так понятно). Как для меня будет меняться окружающее пространство, и как долго я буду это наблюдать?


  1. ploska4
    04.06.2017 15:57
    #10111715
    +1

    Интересно, как им удалось измерить задержку получения сигнала между двумя станциями (а это единицы и десятые доли миллисекунд) с такой высокой точностью?


    1. Shkaff
      04.06.2017 15:58
      #10111719

      На каждой станции точно известно местное время (время мы знаем очень хорошо) + синхронизация по GPS и атомным часам.


  1. Shkaff
    04.06.2017 15:58
    #10111717
    +1

    del


  1. VitalyNasennik
    07.06.2017 13:32
    #10117513
    -3

    Справедливости ради должен заметить, что обработка экспериментальных данных методологически некорректна. На фоне шумов выискиваются сигналы, которые соответствуют расчётам по ОТО. Сигналов, которые бы противоречили ОТО, в данном эксперименте просто не заметят. Аналогия. Вы провели 1000 опытов по биологии, 999 неудачных, а 1 дал результат, соответствующий продвигаемой гипотезе. И вы публикуете статью в журнале, упоминая 1 удачный эксперимент, соответствующий гипотезе, и умалчивая об остальных 999, опровергающих гипотезу…


    1. Shkaff
      07.06.2017 13:34
      #10117525

      Так никто не говорит, что других сигналов не ловят. Речь о другом — из всех сигналов, что нашли, есть такой, который соответствует ОТО с очень большой значимостью. Поскольку другие сигналы могут иметь вообще неизвестную природу, вывода об опровержении ОТО мы сделать не можем, и выбрасываем их, как нас не интересующие.


      1. VitalyNasennik
        07.06.2017 15:10
        #10117753

        Это нарушение принципов научного метода, это известное когнитивное искажение. https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%BA%D0%BB%D0%BE%D0%BD%D0%BD%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%8C_%D0%BA_%D0%BF%D0%BE%D0%B4%D1%82%D0%B2%D0%B5%D1%80%D0%B6%D0%B4%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%8E_%D1%81%D0%B2%D0%BE%D0%B5%D0%B9_%D1%82%D0%BE%D1%87%D0%BA%D0%B8_%D0%B7%D1%80%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%8F


        1. Serge3leo
          07.06.2017 15:48
          #10117863
          +1

          Ладно, ладно, не надо грязи.

          Да, LIGO всё, что примерно не соответствует ряду образцов рассчитанных по ОТО не считает за сигнал. Но, во-первых, надеюсь, складирует в бездонную память компьютеров, и, во-вторых, надеюсь, не требует идеального совпадения. Поэтому, в будущем, мы сможем получить поправки к ОТО и провести повторную обработку.

          Проблема в другом. Шум не белый, поэтому вероятность получить сигнал похожий на ОТО просто путём отбора шумовых сигналов трудно оценить.

          P.S.
          Есть кнопочка «вставить ссылку», тогда Ваши ссылки будут удобочитаемы: https://ru.wikipedia.org/wiki/Склонность_к_подтверждению_своей_точки_зрения, к тому же будут работать. :)


          1. Shkaff
            07.06.2017 15:58
            #10117881

            Абсолютно верно, плюс к тому не так уж много есть сигналов, которые мы не можем объяснить. Есть множество кандидатов, но с низким соотношением сигнал-шум, а там сложно что-то понять. Есть глитчи, которые не коррелируют между детекторами. А вот о сигналах с большим соотношением сигнал-шум, которые ничем нельзя объяснить техническим, я не знаю. Разве что их прячут от рядовых ученых...


            1. erwins22
              07.06.2017 16:09
              #10117923

              а сигналы выложили в свободный доступ?


              1. Shkaff
                07.06.2017 16:13
                #10117935

                А то! Вот тут, например, первый, а тут — все сигналы, что мы видели (в т.ч. и не ГВ)


          1. Shkaff
            07.06.2017 16:07
            #10117913

            А вот, про шумы, кстати — в принципе, оценки делаются, и это дает доверительный интервал. Соотношение сигнал-шум в 14 это честные 5 сигма. Это может быть и случайный сигнал, но с очень низкой вероятностью, тк все шумы детектора мы знаем очень хорошо.


            1. Serge3leo
              07.06.2017 16:23
              #10117965

              Тук-тук-тук по дереву. Есть случайные шумы, с которыми проблем нет, оцениваем, получаем доверительные интервалы, все дела. А есть глюки, например, Джозеф Вебер, с 1969 и по 2000 что-то же регистрировал же.

              Методологическая опасность LIGO в том, что выдаваемые данные по построению «нефальсифицируемы». Грубо говоря, глюки Вебера можно было проверить по ОТО и астрофизике. А не дай Бог, у LIGO есть глюки, они же по построению будут удовлетворять, и ОТО, и астрофизике.

              LIGO можно проверить только по полностью методологически независимому эксперименту, с другой командой, с другим программным обеспечением и т.п.


              1. erwins22
                07.06.2017 17:15
                #10118071
                -1

                если данные с 4-5 детекторов будут выкладывать онлаин....


                1. Serge3leo
                  07.06.2017 17:35
                  #10118127

                  Зачем on-line? Да и что Вам дадут сырые данные?


                  1. erwins22
                    07.06.2017 17:40
                    #10118153
                    -1

                    больше веры… а так сокрытие данных похоже --> фальсификация (коррупция)


                    1. Serge3leo
                      07.06.2017 18:00
                      #10118229

                      Смешно :) Навального на них натравить :) Только он сам фальсификатор, коррупционер и двоечник :)

                      Выяснение многих параметров экспериментальной установки (телескопа и др.) часто требует обработки больших сезонов наблюдений, поэтому публикация on-line не имеет смысла.

                      Это, конечно, по факту предоставляет определённые преференции авторам и позволяет им снять сливки :) Но так было и, вероятно, так будет.


                    1. Shkaff
                      07.06.2017 18:55
                      #10118409

                      Ну, собственно, постфактум все данные, в том числе и сырые, публикуются. Всю вообще информацию — не имеет смысла публиковать, если там ничего нет. В будущем, когда перейдем из режима "открытия" в режим "ежедневные наблюдения" — все данные будут распределяться для разных групп. Выкладывание в открытый доступ всего в реальном времени и не имеет смысла, и невозможно технически.


                      1. erwins22
                        07.06.2017 18:58
                        #10118423

                        "невозможно технически" — судя по размерам файлов за годы в сотню мегабайт…
                        "Ибо верьте мне ибо я Бог." — кроме того на сырых данных и их разборах можно учиться....


                        1. Shkaff
                          07.06.2017 19:01
                          #10118433
                          +1

                          Ну, так там времени на несколько миллисекунд работы. Там терабайты данных на самом деле за один только цикл набираются. И дело не только в размере, а еще и синхронизации разных потоков (условно, все шумы со всех каналов и тп)


                          1. erwins22
                            07.06.2017 19:23
                            #10118479
                            -2

                            что по нынешним временам терабайты?


                            просто это способ скрыть огрехи исследования и избежать критики.


                            1. Serge3leo
                              07.06.2017 19:27
                              #10118493

                              Поставил бы минус, прости Господи.

                              А с каждого цифрового термометра надо публиковать, и температуру, и все напряжения, и токи тоже? Или можно только температуру?

                              На самом деле, проблема в объёме требующей публикации проектной документации для принципиально возможности независимой интерпретации «сырых» данных.


                              1. erwins22
                                07.06.2017 19:34
                                #10118511
                                -2

                                Если это единственный термометр измеряющий температуру и от этого зависит направления мировой науки, то да.....


                                Если их тысяча разных работающих на разных принципах и показания вашего не противоречат остальному, то пофиг, если что ваш можно выкинуть из выборки.


                                1. Serge3leo
                                  07.06.2017 19:39
                                  #10118529

                                  Если бы этот термометр не влиял бы на результат, его бы не было бы. Но он влияет, и их много.

                                  Так Вы и не ответили, кроме собственно интерферометров, для каждого вспомогательного термометра или датчика, Вам нужны их результаты, или их мало? И Вам нужны ещё и все промежуточные внутренние данные всех вспомогательных датчиков?


                                  1. erwins22
                                    07.06.2017 21:27
                                    #10118807
                                    -2

                                    это сделало бы работу более проверяемой.


                                    1. Serge3leo
                                      07.06.2017 22:09
                                      #10118919

                                      Вы ошибаетесь. Промежуточные данные ещё ни разу не помогли даже в переобработке измерений, не говоря уж о проверке. Опыт говорит, что людям надо верить, всё что они могут, они учитывают. При переобработке, обычно учитывают дополнительные эффекты, которые первоначально не учитывались и для учёта которых всё равно первоначальные промежуточные данные бесполезны.

                                      Проверка возможна только независимым экспериментом.


                            1. Shkaff
                              07.06.2017 20:10
                              #10118591
                              +1

                              Я выше привел ссылки, все данные по важным событиям выложены в открытый доступ.


                              1. erwins22
                                07.06.2017 22:05
                                #10118913

                                данные по важным событиям
                                были ли корреляции по неважным?


                                1. Shkaff
                                  07.06.2017 22:13
                                  #10118923
                                  +1

                                  а что там выкладывать, если шум сплошной? Все шесть событий со сколь либо высоким SNR и корреляциями выложены на сайте, три детектирования, один кандидат, гамма-всплеск и blind injection. А вообще, по запросу данные предыдущих циклов даются внешним исследователям (часть есть там же на сайте, можно скачать данные Initial LIGO).


              1. Shkaff
                07.06.2017 18:58
                #10118425
                +1

                Да, это правда. Но это скоро будет в некотором приближении — есть Advanced Virgo, который делали более независимо, и все люди и большая часть технологии отличаются. Есть KAGRA в Японии, который вообще другой, прямо совсем, и все люди, ПО, методики — другие.


                Согласен, что в идеале бы что-нибудь не основанное на интерферометре, но чтобы при этом еще и частоты совпадали… сложно найти, короче, да и не развивают особо.


                1. Serge3leo
                  07.06.2017 21:24
                  #10118791

                  Лично я не столь оптимистичен, и Virgo, и KARGA, это одиночные интерферометры, поэтому для определения координат и контроля глюков они будут объединяться, и с LIGO, и между собой. Естественно, с неизбежной гармонизацией и унификацией методик измерений.

                  Так что, в ближайшем будущем не ожидается нескольких независимых гравиметрических телескопов. Будет, увы, один на всех, общий. Поэтому, реальный более менее независимый контроль будет обеспечен только в сравнении со следующим поколением гравиметрических телескопов не ранее 2030-40 годов.

                  А насчёт «не основанное на интеферометре», а какие сомнения вызывают интерферометры? Я всегда считал, что ранние твердотельные детекторы это просто попытка без слишком больших затрат небольшой группой измерить гравитационный волны, если вдруг они окажутся достаточно сильными. А так твердотельные детекторы по всем параметрам принципиальнох хуже интеферометров.


                  1. Shkaff
                    07.06.2017 22:00
                    #10118909

                    Согласен и тут, но все же когда интерферометра два совсем разных, там уже сложнее списать на глюк ПО или электроники, если они различаются (а это так в случае с KAGRA уж точно). Но в целом это общая проблема больших экспериментов, да и вообще современной физики, чего уж там.


                    Что касается интерферометра — сомнений не вызывает, но сейчас много идей, как можно использовать атомные системы или конденсат бозе-эйнштейна для измерений даже в том же частотном диапазоне. А для низких частот — pulsar timing (тут как раз в любой момент ожидается событие). Это уже было бы совсем независимо методологически.


          1. VitalyNasennik
            07.06.2017 16:17
            #10117945

            Ещё Вольтер указывал, что никакое количество фактов, соответствующей теории, её не доказывает, но одного-единственного факта, противоречащего теории, достаточно для её опровержения («Теории подобны мышам...»). Это один из фундаментальных принципов научного метода! А тут, когда я указываю на методологическую ошибку, мне говорят «не надо грязи» и минусуют!

            Что за мракобесие!


            1. Serge3leo
              07.06.2017 16:30
              #10117987
              +1

              Это не ошибка, это недостаток, причём принципиально неустранимый недостаток. Любой прибор, любой эксперимент и т.п., не являются идеальными, имеют некоторую физическую модель и фильтры на входе.

              Суть познания в том, что бы двигаться постепенно.


              1. Serge3leo
                07.06.2017 16:38
                #10117995

                P.S.
                Наблюдая и исследуя значимое, отбрасывая и игнорируя незначимое :)


              1. VitalyNasennik
                07.06.2017 17:09
                #10118055

                «Принципиально неустранимый недостаток» — это означает, что эксперимент негодный, и точка! И если «непреднамеренную ошибку» можно списать на некомпетентность, то сознательный выбор такой методики обработки экспериментальных данных вообще непростителен.

                И суть познания в поиске Научной Истины, а вовсе не в том, чтобы двигаться постепенно, скачками, зигзагами или как-то ещё — разговор вовсе не об этом! Тут правильнее задаться вопросом, куда мы движемся, в каком направлении? И если мы отступаем от принципов методологии науки, если мы начинаем фильтровать экспериментальные данные, выбирая только те, которые соответствуют теории, то мы никогда к Научной Истине не придём. Учёный должен подходить к обработке экспериментальных данных беспристрастно, и полученный результат должен быть неожиданным для него. Это не мной придумано!

                Вот для сравнения посмотрите, как обрабатывают данные, например, на БАКе. Там не «выковыривают изюм из булочек», а просто изучают вообще всё, что намерили. Если бы и там искали только то, что соответствует Стандартной модели, ни одной новой частицы никогда бы не нашли — просто списали бы на шум!


                1. Serge3leo
                  07.06.2017 17:26
                  #10118091
                  +1

                  На БАКе не выковыривают???? Ладно, не смешите, в мире не выпустили ещё столько бумаги, что бы напечатать всё что БАК измерил.

                  Сначала выковыривают тот изюм, в котором понимают, обрабатывают, проверяют на соответствие теориям и только потом публикуют.

                  У LIGO ситуация идентична, измерили, отобрали, обработали, проверили и опубликовали.

                  И у Майкельсона и Морли было так


                  1. VitalyNasennik
                    07.06.2017 18:10
                    #10118261

                    Вы не понимаете, что вот это «отобрали» — это лженаучно? Невключение экспериментальных данных в отчёт является одной из форм недобросовестного исследования. д.ф.н. Б.Г. Юдин. Добросовестность в научных исследованиях

                    Про Майкельсона и Морли писал Стефан Маринов. Я не хочу отвлекаться на них.


                1. Serge3leo
                  07.06.2017 17:32
                  #10118115

                  "… Если бы и там искали только то, что соответствует Стандартной модели, ни одной новой частицы никогда бы не нашли..."

                  Может я что-то пропустил. Вы о каких частицах говорите?


                  1. VitalyNasennik
                    07.06.2017 17:47
                    #10118179

                    О найденных на БАКе. Вообще-то, я говорю не о частицах, а о методике обработки экспериментальных данных.


                    1. Serge3leo
                      07.06.2017 18:04
                      #10118237

                      Ну, о каких таких частицах? Какие частицы открыли на БАК, которые ранее не наблюдались и примерно не соотвествовали стандартной модели?


                    1. Serge3leo
                      07.06.2017 18:09
                      #10118255
                      +1

                      Методика научной обработки данных эксперимента общеизвестна:

                      1. Формулируем теорию;
                      2. Придумываем эксперимент и существенные параметры полежащие измерению;
                      3. Фильтруем измерения отбрасывая несущественное;
                      4. Подтверждаем или опровергаем теорию.

                      Если Вы не будете отбрасывать несущественное, то до п. 4 Вы никогда не дойдёте. Так и будете пялится на вибрации соседних трамваев.

                      Принципиально невозможно измерить то, не знаю что


                      1. VitalyNasennik
                        07.06.2017 18:17
                        #10118295

                        Не выдумывайте! Невключение экспериментальных данных в отчёт является одной из форм недобросовестного исследования и классифицируется как «фальсификация». д.ф.н. Б.Г. Юдин. Добросовестность в научных исследованиях


                        1. Serge3leo
                          07.06.2017 19:00
                          #10118431
                          +2

                          Хм. Ладно, если будете когда-нибудь проводить проводить эксперименты, будете включать в отчёты, и собственную температуру, и фазу луны, и день до месячных подруги.

                          А, за других решать не стоит. Тем более, что методика наблюдений, включая критерии отбора, опубликованы. Поэтому Ваши обвинения в недобросовестности и фальсификациях — беспочвенны.

                          P.S.
                          Какие частицы открыли на БАК, которые ранее не наблюдались и примерно не соответствовали бы стандартной модели?


                          1. VitalyNasennik
                            08.06.2017 00:26
                            #10119169

                            Вы занимаетесь демагогией. Чихать я хотел на Ваш запрет анализировать методику («решать за других»). Опубликование методики не делает её истинной. Если бы методика не была опубликована, вообще обсуждать нечего было бы. Но она опубликована, в ней нарушен фундаментальный принцип, ссылки я указал, а Вы нагло врёте, будто бы мои обвинения беспочвенны!

                            PS Не пытайтесь увести разговор в сторону. Речь не о частицах, а о методике. А то с Вашим подходом и Чудинов, который умудрился разглядеть надписи в складках штукатурки, окажется прав!


                            1. Serge3leo
                              08.06.2017 05:21
                              #10119309
                              +1

                              Это я занимаюсь демагогией?! Нет это Вы пытаетесь выдать свои личные желания за общенаучные требования. В науке вообще, и в астрономии в частности, при технической невозможности объять необъятное и обеспечить высокое качество сигнала приходится делать кучу предположений: звезды далёкие, звёзды круглые, орбиты по Ньютону или по ОТО, атмосфера рассевает так, а дифракция этак и т.д. и т.п.

                              Вобщем, нет методической ошибки в том, что наблюдаются гравитационные волны определённого диапазона частот и определённых образцов форм. Другое дело, что методическими ошибками при этом было бы отсутствие обоснований, что наблюдались события именно таких частот и форм, а так же выводы об отсуствии гравитационных волн (событий) иных частот и форм.

                              Но LIGO, с одной стороны, приводит веские обоснования физической природы обнаруженных событий и, с другой стороны, никогда и нигде не утверждает, что иных событий нет или не может быть.

                              Просто лично Вам хочется большего, чем на настоящий момент возможно, Вам хочется точных и надёжных наблюдений с минимумом предварительных предположений, но увы. Это я могу понять. А вот Ваши обвинения в методических ошибках, недобросовестности и т.п., я понять не могут. Не стоит перекладывать с больной головы на здоровую. :)


                              1. VitalyNasennik
                                08.06.2017 06:21
                                #10119341

                                Да, Вы занимаетесь демагогией. Вот сейчас Вы попытались применить п.3.1.2.а. Объективно-субъективная подмена. Несмотря на то, что я привёл две ссылки, доказывающие, что соответствующие требования к методике обработки экспериментальных данных являются общепринятыми, Вы нагло пытаетесь выдать это за мои субъективные желания.

                                Ну и напомню, что если Вы чего-то непонимаете, то это не является аргументом вообще. Такое утверждение ничего не опровергает и не доказывает, и ни о чём, кроме собственно Вашего непонимания не свидетельствует. Вообще-то, это тоже попытка объективно-субъективной подмены, поскольку Вы не являетесь эталоном когнитивных способностей.


            1. Shkaff
              07.06.2017 18:51
              #10118399
              +1

              Все значимые события опубликованы (ссылка выше), больше событий со сравнимым SNR, которые не описываются глитчами или известными шумами — не было.


  1. YuraKirov
    08.06.2017 10:12
    #10119609

    С детства интересовался космосом. Порой поражают цифры, но потом к этому просто привыкают.