Физики-теоретики нашли условия, в которых черная дыра может распасться
Две черные дыры могут столкнуться и слиться в одну. А возможно ли обратное — чтобы черная дыра распалась на две меньшие? Этот вопрос рассмотрен в новой теоретической работе «Когда черные дыры допускают топологию „штанов“», опубликованной в журнале Physical Review D.
«В нашей работе мы выясняем, какие физические законы обычно препятствуют распаду черной дыры на две. Мы также исследуем, могут ли определенные обстоятельства допустить такой распад», — говорит профессор Франческо Саннино из Центра квантовой теории поля Южно-Датского университета, один из авторов статьи.
Если черная дыра не вращается — что возможно лишь теоретически — развалиться ей не позволит термодинамика. Распад такой черной дыры уменьшил бы суммарную энтропию, что делает его термодинамически невыгодным.
Быстро вращающаяся черная дыра распасться может, допускают расчеты.
«Но две образовавшиеся черные дыры должны еще и суметь разлететься, а не сразу свалиться обратно друг к другу. Когда мы учитываем это требование, окно возможностей снова в значительной степени закрывается — кроме, возможно, черных дыр, вращающихся близко к предельно возможной скорости», — уточняет Саннино.
Если бы такой распад произошел, горизонт событий принял бы форму штанов — отсюда несколько необычное название статьи.
Авторы также исследуют более экзотические сценарии. В теориях с дополнительными измерениями пространства физикам уже известны объекты, похожие на черные дыры, которые могут становиться неустойчивыми и начинать распадаться. В некоторых из таких условий распад может стать термодинамически выгодным — особенно когда одна из образовавшихся черных дыр гораздо меньше другой. Но это все равно не доказывает, что фрагментация действительно произойдет.
«Мы пока не можем назвать единственную вероятность расщепления черной дыры. Это зависит от того, как ведет себя гравитация за пределами теории Эйнштейна, и мы работаем над тем, чтобы это количественно оценить. Возможно, небольшие первичные черные дыры будут более склонны к распаду, чем более крупные астрофизические черные дыры. Обнаружить распад можно косвенно — гамма-телескопы, такие как Fermi-LAT, способны искать сигналы от крошечных осколков черных дыр, которые могут образовываться при слияниях», — подытожил профессор.
