Черная дыра может разделиться на две—что говорит новое исследование

Исследователи считают, что черная дыра, вращающаяся почти с максимально возможной скоростью, может разделиться на две. Выявить возможные следы такого процесса ученые надеются с помощью телескопов, фиксирующих гамма-излучение.

Об этом пишет издание Interesting Engineering.

Главная причина, почему черные дыры сопротивляются распаду, заключается в энтропии. Для статического объекта энтропия растет пропорционально квадрату его массы. Если одна черная дыра разделится на две меньшие с той же суммарной массой, их общая энтропия уменьшится, что противоречит фундаментальным термодинамическим принципам.

Для черной дыры без вращения она растет пропорционально квадрату ее массы. Поэтому разделение одного объекта на два меньших с той же суммарной массой уменьшило бы общую энтропию, что делает этот процесс термодинамически невыгодным.

Однако вращение изменяет соотношение между массой черной дыры, ее угловым моментом и энтропией. Это может создать условия, при которых разделение станет возможным. Исследователи установили, что для этого черная дыра, вероятно, должна вращаться почти на пределе максимально допустимой скорости.

Даже при таких условиях необходимо, чтобы образовавшиеся объекты обладали достаточной энергией и импульсом для различия. Иначе они могут снова сблизиться. С учетом этого требования диапазон условий, при которых возможно разделение, становится значительно более узким.

Если такой процесс произойдет, граница черной дыры, за которую не может вырваться свет, разделится на два отдельных предела. В пространстве-времени это изменение будет напоминать форму разветвляющихся на две части брюк.

Ученые также рассмотрели альтернативные теории гравитации, выходящие за пределы общей теории относительности Альберта Эйнштейна. В моделях с дополнительными пространственными измерениями некоторые объекты, похожие на черные дыры, могут терять стабильность и распадаться на части. При определенных условиях такой процесс может быть термодинамически выгодным, особенно если один из фрагментов значительно меньше другого.

Пока авторы работы не оценивают точную вероятность разделения, поскольку она зависит от поведения гравитации за пределами классической теории Эйнштейна. Более склонные к распаду считаются малые первичные черные дыры, образовавшиеся на рассвете Вселенной, а не гигантские астрофизические объекты.