由Phys的Ingrid Fadelli创作
（同organic）有机 图中显示了研究人员模拟“快照”中边缘表面的剖面
明显的地平线是三条暗线(新形成的一条在外面，包含两条原始的暗线)，而不稳定的边缘表面颜色较浅
一些不稳定的表面演化为与两个原始(内部)视在层位合并和湮灭
信用:普克-科尔布，亨尼格&布斯
双星黑洞合并是引人入胜的宇宙事件，被理论认为是宇宙中引力波最强的来源之一
虽然天体物理学家对这些事件进行了广泛的研究，但许多问题仍然没有答案
德国马克斯·普朗克引力物理研究所和加拿大纽芬兰和拉布拉多纪念大学的研究人员最近开展了一项研究，探索在两个非旋转黑洞合并过程中，原始视在视界会发生什么变化
他们发表在《物理评论快报》上的论文表明，当二进制黑洞合并时，表观视界通过与其他类似视界的结构合并而消失
表观视界是描绘黑洞边缘的边界
在他们之前的工作中，两名参与最近研究的研究人员一直在尝试开发新的方法来识别时空中的明显视界，这种方法足够简单，他们的度量标准可以写在纸上
使用他们开发的方法，他们能够识别出几个新的类似地平线的表面，这些表面在以前的工作中被忽略了
“这项研究最初的部分灵感是理解丹尼尔和他的合作者最近在黑色h ole合并中发现的自我交叉的表观视野，”丹尼尔·普克-科尔布，罗比·阿
进行这项研究的研究人员亨尼格和伊万·布斯告诉《物理》杂志
通过电子邮件
“然后，伊万被要求成为丹尼尔博士的考官
D
论文，并在撰写报告时意识到，简单的方法也可以应用于丹尼尔更复杂的数值生成合并时空
论文发表后，我们开始合作
" 最初，Pook-Kolb分析了他作为论文一部分制作的完整数值模拟的数据
几乎是立刻，他发现了一系列符合团队理论预测的新结构
这项新研究的主要目标之一是更好地理解两个黑洞是如何融合并成为一个的
随着研究人员继续他们的分析，他们变得更有信心能够回答这个没有答案的问题
“多年来，人们已经知道合并期间的事件视界是什么样子；这就是著名的裤子图，但这并没有告诉我们太多关于动力学的信息，尤其是时空是如何在黑洞内部演化的，”Pook-Kolb、Hennigar和Booth解释道
“为了获得更多的洞察力，我们转而关注表观视界，这在数值相对论社区中是无处不在的
" 大约50年前，斯蒂芬·霍金和乔治·埃利斯在他们的《时空的大尺度结构》一书中，简要推测了双星黑洞合并时，它们的视在视界会发生什么变化
“然而，从那以后，研究人员一直无法描绘出这一现象的完整和一致的画面
Pook-Kolb、Hennigar和Booth说:“长期以来，这一直是一个相当学术的问题，因为黑洞是难以捉摸的物体，从未被单独直接观察到，更不用说见证其中两个合并了。”
“自2015年首次探测到合并的引力波信号以来，这种情况发生了巨大变化
合并观察现在几乎是例行公事
因此，我们认为了解它们的所有方面本身就很有趣
" 在他们的论文中，Pook-Kolb，Hennigar和Booth特别研究了具有一定对称性的黑洞构型，其中整个系统在围绕一个轴旋转后保持不变
他们用来进行分析的方法有三个关键组成部分
首先，研究人员采用了一种高度精确的技术来模拟时空，包括黑洞内的时空
其次，他们使用了一种数值方法，使他们能够解析地平线，即使在它们变得非常扭曲的情况下
Pook-Kolb、Hennigar和Booth说:“我们方法的第三个‘要素’是一种概念上简单的寻找所有可能层位的方法:寻找表观层位的方程是从复杂的曲面方程到相对简单的曲线方程推导出来的。”
一旦找到其中一条曲线，就可以旋转它来获得完整的表面
那么对地平线的搜索就变成了一维搜索，这在今天的计算机上很容易解决
据我们所知，以前没有人完全算出这方面的数学，然而正是这一点最终使我们能够揭开新形成的黑洞内部的结构
" 连通的世界管道最终在残余黑洞的视在视界结束
在电影中，地铁最初是从最后一个地平线向后延伸的
第一次“及时转弯”后，表面不稳定，变得越来越扭曲
最后显示的状态有两个自相交
出于可视化的目的，只有半个部分是通过时间追踪的
信用:普克-科尔布，亨尼格&布斯
在过去的几十年里，天体物理学家能够描绘出一幅清晰的画面，说明在双星黑洞合并过程中，黑洞外部时空发生了什么
此外，预测与这些事件相关的引力波现在被持续探测到
然而，到目前为止，内部时空发生了什么还不清楚
Pook-Kolb、Hennigar和Booth最近的工作揭示了双星黑洞合并时内部会发生什么
Pook-Kolb、Hennigar和Booth说:“我们研究的最重要结果是，它揭示了最初两个视界的命运。”
“它们最终都会消失，但它们不只是消失
相反，它们与其他类似地平线的结构顺利湮灭
有人可能会说“他们及时转身”，这样做，他们就变成了我们所说的不稳定
" 最近这项研究的另一个成果是，它引入了一种方法，可以很容易地区分一般的边缘表面，也称为MoTs，和可以被认为是物理上有意义的黑洞边界(即
e
地平线)
将来，这种方法也可以被其他研究团队用来研究黑洞的视界
Pook-Kolb、Hennigar和Booth解释说:“通过计算MOTS的稳定性，我们可以立即判断它是属于物理行为视界，还是只是一个不稳定的边缘表面。”
“这个标准建立了对我们非常重要的东西:尽管我们发现了大量的边缘表面，但当我们包括稳定性时，我们发现了一个非常清晰和简单的结构
" 在他们最近的研究中，Pook-Kolb、Hennigar和Booth报告了关于当两个黑洞合并成一个时表观视界会发生什么的有价值的新见解
到目前为止，他们的分析考虑了非旋转的双星黑洞，但是他们计划最终进行进一步的研究，聚焦于旋转的黑洞
“显然，仍有许多问题需要解决，”Pook-Kolb、Hennigar和Booth说
“也许最重要的一点是将我们的研究扩展到旋转黑洞的完全通用的合并
虽然我们确实认为应该存在非常相似的结构，但我们经常感到惊讶，以至于保持极度好奇
"
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