Чорні діри можуть розділятися за екстремально швидкого обертання
Дослідники описали умови, за яких чорна діра теоретично може розділитися на дві за майже максимального обертання.
Фізики описали умови, за яких одна чорна діра теоретично може розділитися на дві. Такий процес можливий лише тоді, коли початкова чорна діра обертається майже з максимально можливою швидкістю, повідомляє Space.com.
Зазвичай зіткнення двох чорних дір завершується їхнім злиттям у масивніший об'єкт і породжує гравітаційні хвилі — коливання простору-часу. Нова робота розглядає протилежний сценарій: чи може одна чорна діра утворити дві окремі чорні діри.
Обмеження термодинаміки
Однією з головних перешкод для такого поділу є ентропія — характеристика, що описує міру невпорядкованості системи. Поділ нерухомої чорної діри на дві означав би зменшення ентропії, чого не допускають закони термодинаміки без зовнішнього втручання та надходження енергії.
Дослідники встановили, що для чорної діри, яка швидко обертається, може існувати виняток. Водночас дві новоутворені чорні діри мають розійтися, а не відразу знову впасти одна на одну. За словами учасника команди Франческо Санніно з Неаполітанського університету Федеріко II, ця вимога майже повністю звужує можливий діапазон умов, залишаючи його лише для чорних дір з обертанням, близьким до максимально допустимого.
Форма горизонту подій
Розрахунки команди показали, що під час поділу зовнішня межа чорної діри — горизонт подій — може набувати форми, схожої на штани: кожна з двох нових чорних дір формується в одній із «штанин». Дослідники назвали таку конфігурацію топологією пари штанів.
Імовірність поділу, за висновками авторів, вища, якщо одна з двох утворених чорних дір значно менша за іншу. Санніно зазначив, що команда поки не може назвати єдину ймовірність такого процесу, адже вона залежить від поведінки гравітації поза межами теорії Ейнштейна. Науковці очікують, що невеликі первинні чорні діри можуть бути схильнішими до поділу, ніж значно більші астрофізичні об'єкти.
Непрямі ознаки поділу можуть шукати за допомогою гамма-телескопів, зокрема Fermi-LAT: потенційним сигналом можуть бути фрагменти малих чорних дір, що утворюються під час злиттів. Дослідження опублікували 22 жовтня в журналі Physical Review D.
