Ученые только что обнаружили лазейку, которая может позволить черным дырам разделиться надвое
Теоретическое исследование предполагает, что экстремально быстро вращающиеся черные дыры могут при определенных условиях делиться на две. Это открывает возможность нового астрофизического явления, которое в будущем можно будет обнаружить
Короткое резюме
Ученые обнаружили возможную лазейку в законах, которые обычно не позволяют черным дырам разделяться, и предположили, что очень быстро вращающиеся черные дыры могут распадаться на две. Результаты теоретической работы, опубликованной в «Физикал Ревью Ди», указывают на потенциально новое явление, которое будущие телескопы смогут косвенно зарегистрировать.
Обычно разделению черной дыры мешает термодинамика: для невращающейся черной дыры распад на две меньшие привел бы к уменьшению суммарной энтропии, что термодинамически невыгодно. Однако расчеты показывают, что очень быстрое вращение может создать узкое окно в этих ограничениях. Дополнительное требование состоит в том, чтобы две образовавшиеся черные дыры успели разойтись и не слились сразу обратно; с учетом этого окно снова в значительной степени закрывается, кроме случаев вращения, близкого к максимально возможному. Название работы о топологиях типа «пара штанов» связано с формой горизонта черной дыры, который при таком разделении напоминал бы штаны: одна область переходит в две «штанины». Также рассматривались сценарии с дополнительными измерениями, где объекты, похожие на черные дыры, могут становиться нестабильными и распадаться, а разделение иногда может быть термодинамически выгодным, особенно если одна из новых черных дыр намного меньше другой.
Ученые пока не могут назвать единую вероятность разделения черной дыры: это зависит от того, как гравитация ведет себя за пределами теории Эйнштейна, и работу по количественной оценке еще предстоит выполнить. По ожиданиям авторов, небольшие первичные черные дыры должны быть более склонны к разделению, чем крупные астрофизические. Обнаружить событие можно будет косвенно: гамма-телескопы вроде Ферми-ЛАТ способны искать сигналы от крошечных фрагментов черных дыр, которые могут возникать при слияниях. Подтвержденных наблюдений разделения черной дыры пока нет, но такие сигналы могли бы дать ценные сведения о поведении гравитации в экстремальных условиях.
Возможность разделения при экстремальном вращении
Расчеты показывают, что достаточно быстрое вращение может преодолеть обычный термодинамический запрет на разделение черной дыры, но окно возможностей остается узким
Термодинамический барьер
Для невращающейся черной дыры распад на две уменьшил бы суммарную энтропию, что делает процесс термодинамически невыгодным
Сценарии с дополнительными измерениями
В теоретических моделях с дополнительными измерениями объекты, похожие на черные дыры, могут становиться нестабильными и распадаться; разделение иногда может быть термодинамически выгодным, особенно при сильном различии масс
Перспективы обнаружения
Небольшие первичные черные дыры могут быть более склонны к разделению, а гамма-телескопы вроде Ферми-ЛАТ могут искать косвенные сигналы от крошечных фрагментов, хотя подтвержденных наблюдений пока нет
Текст сгенерирован с использованием ИИ
