Чорна діра може розділитися на дві — що каже нове дослідження

Дослідники вважають, щочорна діра, яка обертається майже з максимально можливою швидкістю, може розділитися на дві. Виявити можливі сліди такого процесу вчені сподіваються за допомогою телескопів, що фіксують гамма-випромінювання.

Про це пише видання Interesting Engineering.

Головна причина, чому чорні діри чинять опір розпаду, полягає в ентропії. Для статичного об’єкта ентропія зростає пропорційно квадрату його маси. Якщо одна чорна діра розділиться на дві менші з тією ж сумарною масою, їхня загальна ентропія зменшиться, що суперечить фундаментальним термодинамічним принципам.

Для чорної діри без обертання вона зростає пропорційно квадрату її маси. Тому поділ одного об’єкта на два менші із тією самою сумарною масою зменшив би загальну ентропію, що робить такий процес термодинамічно невигідним.

Проте обертання змінює співвідношення між масою чорної діри, її кутовим моментом та ентропією. Це може створити умови, за яких поділ стане можливим. Дослідники встановили, що для цього чорна діра, ймовірно, має обертатися майже на межі максимально допустимої швидкості.

Навіть за таких умов необхідно, щоб утворені об’єкти мали достатньо енергії та імпульсу для розходження. Інакше вони можуть знову зблизитися. З урахуванням цієї вимоги діапазон умов, за яких можливий поділ, стає значно вужчим.

Якщо такий процес відбудеться, межа чорної діри, за яку не може вирватися світло, розділиться на дві окремі межі. У просторі-часі ця зміна нагадуватиме форму штанів, що розгалужуються на дві частини.

Науковці також розглянули альтернативні теорії гравітації, які виходять за межі загальної теорії відносності Альберта Ейнштейна. У моделях із додатковими просторовими вимірами деякі об’єкти, подібні до чорних дір, можуть втрачати стабільність і розпадатися на частини. За певних умов такий процес може бути термодинамічно вигідним, особливо якщо один із фрагментів значно менший за інший.

Наразі автори роботи не оцінюють точну ймовірність поділу, оскільки вона залежить від поведінки гравітації за межами класичної теорії Ейнштейна. Набагато схильнішими до розпаду вважаються малі первинні чорні діри, які утворилися на світанку Всесвіту, а не гігантські астрофізичні об’єкти.