Размножение черных дыр делением теоретически возможно

59 минуты назад 4

О том, что черные дыры могут сталкиваться и сливаться, астрономам хорошо известно. Оказывается, теоретически возможен и обратный процесс, когда черная дыра разрывается на две отдельные. Правда, для этого она должна вращаться с максимально допустимой физическими законами скоростью. Результаты нового исследования позволяют лучше понять границы применимости ОТО, а также выяснить, способны ли черные дыры проявлять свойства, которые ставят под сомнение наши нынешние представления о Вселенной.

Самые интересные технологические и научные новости выходят в нашем телеграм-канале Хайтек+. Подпишитесь, чтобы быть в курсе.

Прежде всего, делению черных дыр мешает энтропия — величина, характеризующая количество возможных микросостояний системы, при которых ее макроскопические параметры остаются неизменными. Для невращающейся черной дыры энтропия растет пропорционально квадрату ее массы. Следовательно, если разделить одну черную дыру на две меньшего размера (сохранив при этом их суммарную массу), общая энтропия системы уменьшится, что делает такой процесс термодинамически невыгодным.

Исследователи из Дании, Италии и Франции выяснили, могут ли существовать особые условия, позволяющие преодолеть это препятствие. Как выяснилось, обойти «энтропийный барьер» позволяет быстрое вращение черной дыры. Оно меняет соотношение между массой, угловым моментом и энтропией, что делает процесс фрагментации черной дыры более вероятным, чем в случае с невращающейся ЧД.

Однако выполнения условий, связанных с энтропией, недостаточно. Две образовавшиеся черные дыры должны к тому же обладать достаточным запасом энергии и импульса, чтобы разлететься в разные стороны, а не притянуться друг к другу снова. Когда исследователи учли это требование, диапазон возможных сценариев разделения значительно сузился: по-видимому, такой процесс возможен только для черных дыр, вращающихся со скоростью, близкой к максимально допустимой.

В случае разделения горизонт черной дыры — граница, за пределами которой свет не может покинуть область притяжения, — распадается на два отдельных горизонта. Если проследить за изменением этой геометрии во времени, она будет напоминать брюки: одна часть «разветвляется» на две «штанины». Именно отсюда возник необычный термин, используемый в исследовании — «брючная топология».

Исследователи также рассмотрели более экзотические сценарии, выходящие за рамки общей теории относительности, сообщает IE. В гравитационных моделях с большим числом измерений некоторые объекты, подобные черным дырам — например, «черные струны», — могут становиться нестабильными и распадаться на части. При определенных условиях такое разделение может оказаться термодинамически выгодным, особенно если один из образовавшихся фрагментов оказывается значительно меньше другого.

Как отмечают авторы, проведенные расчеты лишь указывают на возможные условия, но не подтверждают наличие механизма, благодаря которому обычные черные дыры могли бы делиться на части. Тем не менее, исследование обосновывает такую теоретическую возможность.

Телескоп «Уэбб» обнаружил не так давно объект, который не поддается классификации. Астрономы предлагают ввести новую категорию: «звезда — черная дыра». Если открытие подтвердится, оно может разрешить загадку «маленьких красных точек».

Источник