Обычно черные дыры только сливаются. А может ли одна черная дыра распасться на две поменьше? Этому вопросу посвящено новое теоретическое исследование, опубликованное в журнале Physical Review D. Его авторы - Франческо Саннино из Университета Неаполя имени Фридриха II и Центра квантовой теории поля Университета Южной Дании, Джакомо Каччапалья из парижской лаборатории LPTHE (совместное подразделение CNRS и Сорбонны), а также Мануэль Дель Пьяно и Вания Веллуччи из Университета Южной Дании.

Почему черные дыры не делятся

Обычно этому мешает термодинамика. У черной дыры есть энтропия - грубо говоря, мера того, сколькими разными микроскопическими способами можно устроить систему, чтобы снаружи она выглядела одинаково. Для обычной невращающейся черной дыры распад на две меньшие уменьшил бы суммарную энтропию, а значит, был бы термодинамически невыгоден.

Иначе может обстоять дело с быстро вращающимися черными дырами. Расчеты команды показали, что они дают возможную лазейку для распада. Но есть второе требование: две образовавшиеся черные дыры должны суметь разлететься, а не сразу снова упасть друг на друга. С учетом этого условия окно возможностей снова почти закрывается - разве что для черных дыр, вращающихся близко к максимально возможной скорости.

Если бы такой распад произошел, внешняя граница черной дыры - горизонт - со временем приобрела бы форму штанов: одна часть делится на две штанины. Отсюда и необычный термин в названии работы - топологии пары штанов.

Более экзотические сценарии

Авторы рассмотрели и другие варианты. В теориях с дополнительными измерениями пространства физикам уже известны объекты, похожие на черные дыры, которые могут терять устойчивость и начинать распадаться. При некоторых условиях распад становится термодинамически выгодным, особенно если одна из новых черных дыр намного меньше другой. Но это еще не доказывает, что фрагментация действительно произойдет.

Мы пока не можем назвать единую вероятность распада черной дыры, говорит Саннино. Она зависит от того, как гравитация ведет себя за пределами теории Эйнштейна, и мы работаем над тем, чтобы это оценить. Мы ожидаем, что небольшие первичные черные дыры будут распадаться чаще, чем гораздо более крупные астрофизические. Распад можно попробовать заметить косвенно: гамма-телескопы вроде Fermi-LAT способны искать сигналы от крошечных осколков черных дыр, которые могут возникать при слияниях.

Подчеркнем: речь идет о теоретических расчетах, а не о наблюдаемом событии. Авторы не утверждают, что распад черной дыры уже зафиксирован, и не дают рекомендаций.

Источник: Phys.org