Физики нашли условия, при которых чёрная дыра может разделиться на две
Три условия совмещаются лишь у почти предельных объектов, а осколки может искать Fermi-LAT
Чёрные дыры регулярно сливаются, а вот обратный процесс — деление одной на две — считался запрещённым. Физики описали условия, при которых оно теоретически возможно.
Главное препятствие — второй закон термодинамики. Площадь горизонта событий чёрной дыры задаёт её энтропию — они пропорциональны, — но если обычная дыра делится, общая площадь горизонтов сокращается. У вращающихся дыр энтропия ниже, чем у неподвижных той же массы, поэтому часть вращения могла бы перейти в движение осколков.
Результаты работы опубликованы в журнале Physical Review D. Авторы смоделировали в рамках общей теории относительности деление вращающейся дыры на два осколка и проверили три условия: рост энтропии, допустимую скорость разлёта и энергию для побега от гравитации основного куска. Рост энтропии подразумевал большой осколок, тогда как для побега нужен был небольшой по массе. Чаще всего осколок падал обратно.
Все три условия удалось совместить только у почти предельных дыр, вращающихся вплотную к теоретическому максимуму. Как показали расчёты, испариться до того, как дыра затянет их обратно, успевали только осколки с массой меньше планковской.
Если измерений больше, деление уже подтверждено численно: из-за неустойчивости Грегори — Лафламма протяжённая чёрная струна распадается на цепочку сгустков. Но таких измерений никто не наблюдал, так что это пока математический результат внутри непроверенной гипотезы.
Ещё один вариант — сверхизлучение: если вокруг вращающейся дыры заперты волны, они выкачивают из неё энергию и копятся в сгустках. Сам эффект общепризнан, но сценарий авторы назвали крайне спекулятивным: неясно, чем «запереть» волны.
В классической четырёхмерной физике дыры от деления удерживаются строго. Возможность разделиться у дыры появляется при изменении числа измерений, закона гравитации или формы горизонта.
Исследователи ожидают, что к делению склонны скорее первичные чёрные дыры, чем дыры от погибших звёзд. Косвенная проверка возможна: гамма-телескоп Fermi-LAT может искать сигналы испаряющихся осколков, а гравитационно-волновые детекторы — необычные следы слияний.
Между прочим. Мысль о теле, которое не выпускает даже свет, впервые высказал Джон Мичелл в 1784 году в письме в Королевское общество. Название «чёрная дыра» популяризовал Джон Уилер, публично употребивший его в лекции 29 декабря 1967 года.
Размер чёрной дыры характеризует радиус Шварцшильда. Для массы Солнца он составляет около 3 километров, для Земли — около 9 миллиметров.
Впервые «сфотографировать» сверхмассивную чёрную дыру удалось 10 апреля 2019 года: она находится в центре галактики Messier 87, до которой 54 миллиона световых лет.