답변:
아니요, 중력파는 블랙홀을 통과 할 수 없습니다.
중력파는 널 측지선이라고하는 시공간을 통과하는 경로를 따라갑니다. 이것은 같은 방향으로 진행하는 광선이 따르는 경로와 같으며 중력파는 광선과 같은 방식으로 블랙홀의 영향을받습니다. 예를 들어, 중력파는 광파와 마찬가지로 중력 렌즈로 굴절 될 수 있습니다. 그리고 광파와 마찬가지로 중력파가 블랙홀을 둘러싼 사건의 지평선을 가로 지르는 경우 특이점으로 안쪽으로 이동하여 절대 탈출 할 수 없습니다.
여기에는 한 가지주의 사항이 있습니다. 중력파에 대해 이야기 할 때 일반적으로 상대적으로 작은 시공간의 리플을 의미합니다. 특히 중력파의 에너지가 시공간 곡률에 크게 영향을 미치지 않을 정도로 작습니다. 따라서 블랙홀 근처의 중력파의 궤적을 계산할 때 블랙홀 형상을 고정 된 것으로 간주합니다.
이것은 광선의 궤적을 계산할 때 사용하는 것과 정확히 같은 방법입니다. 광선은 최소한 원칙적으로 에너지와 운동량을 전달하기 때문에 자체 중력장을 가지고 있습니다. 그러나 우주에 존재할 것으로 보이는 광선과 중력파의 경우, 운반되는 에너지가 너무 작아 시공간 곡률에 크게 기여할 수 없습니다.
당신이 당신의 질문에 말할 때 :
시공간이 블랙홀 근처에서 작동하는 방식으로 인해 흥미로운 일이 발생한다고 가정합니다.
중력파가 블랙홀 근처의 지오메트리를 변경할 수 있다고 생각하지만 위에서 설명한 것처럼 중력파는 충분한 에너지가 없습니다. 파동에 충분한 에너지를 주면 어떻게되는지 물어 보는 것이 합리적이지만 더 이상 단순한 파동처럼 행동하지 않는다는 것이 정답입니다.
중력파는 선형 중력 이라는 영역에서 존재하는데, 여기서 기본적으로 파동 방정식 빛이 따르는 파동 방정식을 따릅니다. 중력이 비선형이되도록 에너지를 너무 많이 증가 시키면 (블랙홀의 경우처럼) 시공간 곡률의 진동은 더 이상 파동 방정식에 따르지 않으며 완전한 아인슈타인 방정식으로 설명해야합니다. 예를 들어, 실제로 높은 에너지 중력 (또는 빛) 파가 서로 상호 작용 하여 geon 이라고 하는 결합 된 상태를 형성 할 수 있다고 제안되었지만 입증되지는 않았습니다 . 나는이 체제에서 진동을 연구하는 데 얼마나 많은 일이 일어 났는지 확신하지 못한다고 고백한다.
중력파는 빛과 매우 유사한 방식으로 거대한 물체에 의해 수정되어야합니다.
(회전하지 않는 블랙홀의 경우) 슈바르츠 실트 반경의 1.5 배 이내를 지나는 먼 물체의 광선 (및 연장에 의한 중력파)은 사건의 수평선을 향한 궤도를 가지고 있습니다. 이러한 궤적의 파도는 블랙홀에서 벗어날 수 없으므로 기본적인 대답은 '아니오'입니다. 중력파는 "블랙홀을 통과 할 수 없습니다".
그러나 중력파의 근원을 숨기는 것과는 거리가 먼 블랙홀은 렌즈로 확대되고 확대 된 이미지가 생길 수 있습니다. 소스, 블랙홀 및 관찰자의 완벽한 정렬을 위해, 소스와 블랙홀의 상대 거리에 따라 각 반경에 강렬한 "아인슈타인 링"이 있습니다.
물론 중력파는 현재 영상화 될 수 없으므로, 비정상적으로 강화 된 중력파 신호가 감지 될 것이다.
위의 모든 것은 렌즈와 비교하여 파장이 작은 기하학적 광학 한계에 있습니다. 블랙홀이 충분히 작거나 (질량에 따라 다름) 중력파 파장이 충분히 크면 거동이 작고 불투명 한 디스크를 만나는 평면파와 유사해야합니다 ( Takahashi & Nakamura 2003 ).
어떤 경우에 우리는 중심에서 회절 패턴 과 아마도 "밝은" Arago 지점 을 얻을 것 입니다.
이것은 거의 시나리오가 아닙니다. 예를 들어, LIGO에 의해 감지 된 중력파는 10-1000Hz의 상대적으로 높은 주파수와 30,000-300km의 파장을 가지며, 이는 슈바르츠 실트 반경이 10,000-100 태양 질량 블랙홀만큼 크며 블랙홀 잔존물보다 확실히 크다 별의 진화.