Черные дыры могут быть не такими «простыми», как считалось ранее
Черные дыры — это двигатели хаоса, разносящие радиацию по космосу и забрасывающие размазанные внутренности мертвых звезд в свои бездонные животы. Но когда дело доходит до этого, даже самые большие черные дыры кажутся относительно простыми зверями.
В отличие от любой другой звезды, планеты и камня во Вселенной, все, что вам нужно знать о тихой, одинокой черной дыре, можно записать под тремя точками: масса, угловой момент и заряд – по крайней мере, согласно метафорически названному «Теорема об отсутствии волос».
Как только светящаяся масса звездной пыли коллапсирует до точки невообразимой плотности, некогда сложная смесь элементов исчезает в яме невозврата, фактически превращая каждую черную дыру в одно и то же. Фактически, все они могут быть описаны одним коротким и простым уравнением, называемым решением Керра.
«Волосы» относятся ко всей остальной информации о материи, которая образовала черную дыру или засасывается в нее – согласно нашему пониманию, вся она должна течь по улице с односторонним движением мимо горизонта событий черной дыры, не оставляя волос соединить внутренности черной дыры с внешней Вселенной.
Но, возможно, мы немного торопимся. Группа исследователей из Университета Саутгемптона и Кембриджского университета в Великобритании и Института космических наук Университета Барселоны (ICCUB) в Испании выявила обстоятельства, при которых черные дыры могут стать немного… «волосатыми». Исследование было опубликовано в журнале Physical Review Letters.
Теорема об отсутствии волос опирается на несколько основных предположений об их изоляции в космосе и, основываясь на наблюдениях за гравитационными волнами, распространяющимися в результате их столкновений , до сих пор кажется верной.
Но эта новая статья описывает некоторые сценарии, в которых эта уникальность может быть нарушена.
Характерное «облысение» черной дыры в некоторой степени является признаком ее доминирования над ближайшими соседями.
Ключевое предположение здесь заключается в том, что пространство вокруг черной дыры «пустое», и никакая энергия не влияет на черную дыру или засасываемую в нее материю.
Даже в присутствии окружающих звезд или других черных дыр система будет кружиться и выходить из равновесия в течение нескольких тысячелетий, прежде чем осядет в одну и ту же простую ямку в пространстве-времени.
Тем не менее, исследователи предполагают, что, если каждый член двойной системы черных дыр проглотит достаточно материала с определенным зарядом, они теоретически должны сами стать достаточно заряженными, чтобы оттолкнуть своего партнера.
Как пишет команда в своей статье, если отталкивание уравновесит притяжение, они смогут оказаться в стабильном равновесии, создав одного могучего зверя с множеством горизонтов – не нарушая при этом общую теорию относительности.
С нашей точки зрения здесь, на Земле, это идеальное сочетание притяжения и отталкивания заставило бы две черные дыры выглядеть как одна. Подобно тому, как похожие яйца, выстроенные в картонную коробку, могут скрывать двойные желтки, одиночные черные дыры, которые мы сейчас изучаем, могут содержать немного более сложную структуру.
Согласно последнему анализу, Вселенная может иметь еще одну силу в виде космологической постоянной. Таинственного «толчка», стоящего за этим расширяющимся пространством, которое мы называем темной энергией, также может быть достаточно, чтобы удержать некоторые черные дыры определенных масс от слияния, мало чем отличающиеся от пар черных дыр с соответствующим зарядом.
Хотя это звучит просто, орбитальные черные дыры, идеально сбалансированные в потоках текущего пространства-времени, на первый взгляд не кажутся возможными, по крайней мере, согласно современным теоремам.
Однако, по мнению исследователей, эти теоремы не лишены некоторых ограничений.
Чтобы достаточно глубоко погрузиться в математику и по-настоящему проверить эту концепцию, математики, стоящие за исследованием, опираются на интуитивные применения физики старой школы, примененные к двум идентичным, невращающимся, незаряженным массам, которые они затем решают с помощью Теоретизирование Эйнштейна перед анализом свойств гипотетической пары.
Они обнаружили, что термодинамические свойства такого партнерства действительно сделают две орбитальные черные дыры нестабильными, что звучит как плохая новость для поиска реальных примеров этих особых бинарных систем.
Но, обобщив уравнения, включив в них черные дыры, вращающиеся в противоположных направлениях, они показали, что такие экзотические «волосатые» черные дыры могут оставаться повсюду, маскируясь под одинокий, скучный старый экземпляр.
Обсудим?
Смотрите также:
