Peut-on faire des trous noirs supermassifs «voyous» de cette façon?

Deux galaxies (une grande et une petite) pourraient-elles se croiser à une vitesse permettant au plus petit trou noir de s'échapper mais pas à la galaxie qui l'entoure?

Peut-on faire des trous noirs supermassifs «voyous» de cette façon?

Je ne pense pas qu'ils soient "faits" de cette façon, mais je pense que oui, ils peuvent être "rendus voyous" de cette façon.

Deux galaxies (une grande et une petite) pourraient-elles se croiser à une vitesse permettant au plus petit trou noir de s'échapper mais pas à la galaxie qui l'entoure?

Je pense que la réponse est oui, mais pas pour les raisons standard décrites par Peter et Mark. Je dis cela parce que j'aime penser que je sais comment fonctionne la gravité, voir cet essai. C'est parce que j'ai lu les journaux numériques d'Einstein. Voir le deuxième paragraphe ici , où Einstein a dit "la courbure des rayons lumineux ne peut se produire que lorsque la vitesse de la lumière est spatialement variable" . Un champ gravitationnel est un endroit où ce que l'on appelle aujourd'hui la vitesse "coordonnée" de la lumière varie, et à cause de cela, les courbes de lumière.

Le mécanisme est essentiellement une réfraction, d'où cet article: Vide inhomogène: une interprétation alternative de l'espace-temps courbe . Nous ne l'appelons pas lentilles gravitationnelles pour rien. La lumière "vire" comme une voiture vire lorsqu'elle rencontre de la boue au bord de la route. Voir l'article sur la déflexion et le délai de lumière du professeur Ned Wright pour en savoir plus. Il ne dit pas que la lumière est déviée car l'espace-temps est courbé. Au lieu de cela, il dit ceci: «Dans un sens très réel, le retard subi par la lumière traversant un objet massif est responsable de la déviation de la lumière. La figure ci-dessous montre un faisceau de rayons traversant le Soleil à différentes distances » :

^{Image de Ned Wright}

Lorsque vous combinez cela avec le spin électronique et la nature ondulatoire de la matière, vous pouvez alors comprendre pourquoi un électron tombe. Vous pouvez ensuite l'appliquer à la matière en général. Cependant, lorsque vous essayez de l'appliquer aux trous noirs, cela ne fonctionne tout simplement pas. Un trou noir est un endroit où la vitesse "coordonnée" de la lumière est nulle , et ce n'est pas un "spineur" dynamique. Il ne vous reste donc aucun mécanisme par lequel un trou noir tombe.

Cela suggère que dans votre collision galactique, le plus petit trou noir traverserait la grande galaxie comme une balle dans le brouillard. Quant à savoir si cela est vrai, je ne peux pas être sûr, car la constitution intérieure d'un trou noir reste une question ouverte. Mais à mon humble avis, c'est matière à réflexion.

Edit: Je viens de remarquer cette réponse où Rob Jeffries a dit "la vitesse orbitale des composants du trou noir juste avant la fusion est supérieure à la moitié de la vitesse de la lumière" . Le problème avec cela est qu'un champ gravitationnel est un endroit où "la vitesse de la lumière est spatialement variable" . Nous en avons des preuves scientifiques solides, en ce sens que les horloges optiques ralentissent lorsqu'elles sont plus basses. Nous voyons les photons comme décalés du bleu parce que nous et nos horloges ralentissons lorsque nous sommes à un potentiel gravitationnel inférieur. Tout dans la relativité générale d'Einstein crée des problèmes pour la physique contemporaine des trous noirs.

Je suppose que vous posez des questions sur les trous noirs supermassifs centraux (SMBH, un par galaxie), pas sur les trous noirs de masse stellaire.

La réponse est oui, mais ce qui se passe réellement, c'est que les deux SMBH doivent d'abord fusionner, puis le SMBH combiné résultant peut parfois être éjecté de la galaxie combinée (fusionnée).

[Modifié pour ajouter: Puisque vous avez mis à jour la question avec une série de diagrammes, je devrais déclarer explicitement que le scénario suggéré par les diagrammes - les étoiles d'une petite galaxie fusionnent en une grande galaxie, mais SMBH continue presque sans être affecté - n'est pas physiquement possible. La plupart des étoiles de la petite galaxie ne se retrouveront pas au centre de la grande galaxie, mais à cause du frottement dynamique , la SMBH le fera .]

Ce communiqué de presse de la NASA de 2017 décrit la découverte d'un quasar apparemment éjecté d'une galaxie récemment fusionnée. Je vais continuer et citer leur description du mécanisme proposé (cette possibilité a été suggérée par des études théoriques remontant à au moins dix ou quinze ans):

Selon leur théorie, deux galaxies fusionnent et leurs trous noirs s'installent au centre de la galaxie elliptique nouvellement formée. Alors que les trous noirs tournent les uns autour des autres, les ondes de gravité sont projetées comme l'eau d'un arroseur à gazon. Les objets lourds se rapprochent les uns des autres au fil du temps lorsqu'ils rayonnent l'énergie gravitationnelle. Si les deux trous noirs n'ont pas la même masse et le même taux de rotation, ils émettent des ondes gravitationnelles plus fortement dans une direction. Lorsque les deux trous noirs entrent en collision, ils arrêtent de produire des ondes gravitationnelles. Le trou noir nouvellement fusionné recule ensuite dans la direction opposée des ondes gravitationnelles les plus fortes et tire comme une fusée.

Étant donné que la plupart des galaxies massives - y compris celles qui ont subi des fusions majeures dans le passé - ont un SMBH en leur centre, le recul gravitationnel n'est généralement pas assez fort pour éjecter le SMBH; au lieu de cela, le SMBH perd de l'énergie vers les étoiles dans la partie intérieure de la galaxie fusionnée via le frottement dynamique et se réinstalle au centre. Mais il semble que parfois le coup de pied soit suffisant pour permettre à la SMBH de s'échapper.

Une autre possibilité est que si deux galaxies fusionnent et que leurs SMBH forment un binaire, puis qu'une autre galaxie (avec son propre SMBH) fusionne avant que les deux SMBH précédents aient réellement fusionné, alors vous pouvez avoir une interaction à trois corps entre le SMBH d'arrivée tardive et le SMBH binaire, ce qui pourrait entraîner l'éjection de l'un des SMBH. Mais cela nécessite le bon timing, et cela n'arrive probablement pas très souvent.

Oui, et en fait, un mécanisme comme celui-ci a probablement déversé un grand nombre de BH dans l'espace intergalactique.

Les trous noirs ont tendance à se déposer vers le centre des galaxies (effet du frottement dynamique). Lorsqu'ils se déposent, ils "refroidissent" par évaporation. Le chaos des BH en orbite autour du centre de masse interagit tous, surtout lorsque deux d'entre eux s'approchent de près. Selon la géométrie du quasi-accident, un BH peut gagner de l'énergie au détriment de l'autre. L'un se balance sur une orbite plus grande et l'autre sur une orbite plus petite.

Parfois, la plus grande orbite est hyperbolique et le BH est jeté directement hors de la galaxie. Cela supprime l'énergie orbitale de l'assemblage des BH et le tout rétrécit un peu et les rencontres deviennent un peu plus courantes. En fin de compte, beaucoup de l'ensemble original de BH sont jetés dans l'espace intergalactique.

Combien? Personne ne le sait encore. Nous avons de bonnes preuves d'une seule très grande BH (> 10 ⁶ masses solaires) au centre de la Voie lactée, mais des résultats récents suggèrent qu'il pourrait y avoir jusqu'à 10 000 BH plus petites (~ 10 masses solaires chacune) en orbite autour d'elle. .

Si ce dernier a raison, il peut y avoir beaucoup de BH errant dans l'espace intergalactique!