Изследователи предполагат, че черна дупка, въртяща се с почти максималната си възможна скорост, може да се раздели на две. Учените се надяват да открият евентуални следи от такъв процес с помощта на гама-телескопи. За това пише изданието Interesting Engineering.
Теорията на учените за възможността черна дупка да се раздели на две
Черните дупки обикновено се сливат, за да образуват по-големи обекти. Ново теоретично изследване, публикувано в списание Physical Review D, обаче разглежда обратния сценарий – колапсът на една черна дупка в две по-малки.
Основната пречка пред такъв процес е ентропията – физическа величина, характеризираща броя на възможните микроскопични състояния на системата. За невъртяща се черна дупка тя се увеличава пропорционално на квадрата на нейната маса. Следователно, разделянето на един обект на два по-малки с еднаква обща маса би довело до намаляване на общата ентропия, което прави такъв процес термодинамично неблагоприятен.
Въпреки това, въртенето променя връзката между масата, ъгловия момент и ентропията на черната дупка. Това би могло да създаде условия, които правят деленето възможно. Изследователите са установили, че за да се случи това, черната дупка вероятно ще трябва да се върти с почти максималната си скорост.
Дори при тези условия, получените обекти трябва да имат достатъчно енергия и импулс, за да се разделят. В противен случай те могат да влязат отново. Предвид това изискване, диапазонът от условия, при които е възможно разделяне, става значително по-тесен.
Ако този процес се случи, границата на черната дупка, отвъд която светлината не може да излезе, ще се раздели на две отделни граници. В пространство-времето тази промяна ще наподобява формата на чифт панталони, разклоняващи се на две половини. Авторите на изследването наричат тази геометрична структура топология на чифт панталони. (хоризонтът на събитията се разклонява във време-пространството като крачоли на панталон).
Учените също така разглеждат алтернативни теории за гравитацията, които надхвърлят общата теория на относителността на Алберт Айнщайн. В модели с допълнителни пространствени измерения някои обекти, като например черните дупки, могат да станат нестабилни и да се разпаднат. При определени условия такъв процес може да бъде термодинамично благоприятен, особено ако единият фрагмент е значително по-малък от другия.
Благоприятните условия на ентропия обаче все още не доказват, че разделянето действително ще се случи. Изследователите все още не могат да определят вероятността за подобно явление, тъй като то зависи, наред с други неща, от това как работи гравитацията отвъд теорията на Айнщайн.
Съавторът на изследването Франческо Санино, професор по физика в Университета на Неапол „Федерико II“, предполага, че първичните черни дупки – обекти, които може да са се образували рано във Вселената, може да са по-склонни към делене, отколкото много по-големите черни дупки с астрофизичен произход.
Според него, евентуални следи от този процес могат да бъдат търсени косвено. По-специално, гама-телескопът Fermi-LAT би могъл да помогне за откриване на радиация, свързана с малки фрагменти от черни дупки, които потенциално биха могли да се образуват по време на сливането на такива обекти.
Следващата стъпка на изследователите ще бъде да оценят вероятността от разделяне на черна дупка в различни гравитационни модели. В момента работата показва само теоретичната възможност за подобно явление при строго ограничени условия. Все още няма доказателства, че някоя черна дупка действително се е разделила на две.
Прочетете също: Учени: Източникът на най-мощното неутрино, което удри Земята, е черна дупка от друго измерение
