Астрофизики обещают причесать волосатые черные дыры

Астрономы из США предлагают коллегам в корне изменить представления о чёрных дырах. Они нашли лазейку в знаменитой теореме о том, что "у чёрных дыр нет волос" и обещают сделать этим космическим монстрам причёску. Впрочем, расскажем обо всём по порядку.

Одного человека всегда можно отличить от другого. Мы различаемся ростом, весом, чертами лица, фигурой, цветом глаз, в конце концов, набором генов. И даже двух однояйцевых близнецов можно различить, если один из них сделает оригинальную причёску, татуировку или, скажем, проколет ухо.

Одно из самых удивительных свойств чёрных дыр заключается в том, что с ними такие фокусы не проходят. Чёрная дыра имеет ровно три характеристики: массу, электрический заряд и момент импульса. Если две чёрные дыры одинаковы по этим трём параметрам, то они неотличимы друг от друга. Так утверждает строгая математическая теорема, которая образно формулируется как "у чёрных дыр нет волос". Раз волос нет, то и оригинальную причёску сделать невозможно.

У этого утверждения есть странное следствие. Как бы мы ни вглядывались в бездонную черноту дыры, мы не сможем воссоздать историю её образования. Существует множество путей, ведущих к возникновению чёрной дыры с данной массой, моментом импульса и зарядом. А поскольку никаких других признаков у чёрной дыры нет, то её предыстория не оставляет никаких шрамов на её лице. Образно говоря, объект, превращающийся в чёрную дыру или становящийся её частью, теряет всю информацию о себе. Мы рассказывали о том, почему этот парадокс так озадачивает теоретиков.

Авторы новой работы утверждают, что существуют чёрные дыры, для которых теорема "об отсутствии волос" неверна. Отметим, что они не опровергли эту теорему, но показали, что она применима не ко всем чёрным дырам.

Астрофизики рассмотрели так называемые экстремальные чёрные дыры. Эти объекты вращаются вокруг своей оси с максимально возможной для чёрной дыры скоростью.

Исследователи пришли к выводу, что при этом происходит некий процесс, который не укладывается в требования теоремы "об отсутствии волос".

В результате чёрная дыра получает ещё один отличительный признак, помимо массы, момента импульса и заряда. Более того, он зависит от её предыстории. Благодаря ему можно узнать, как превратившийся в чёрную дыру объект дошёл до жизни такой. А самое приятное в том, что эту величину можно измерить с помощью детекторов гравитационных волн (если не действующих, то будущих).

"Это лазейка, через которую волосы [чёрной дыры] могут выбиваться и расчёсываться на большом расстоянии обсерваторией гравитационных волн", – не жалеет образных выражений первый автор исследования Лиор Бурко (Lior Burko) из организации Theiss Research.

Специалисты пришли к столь фундаментальному выводу отнюдь не с помощью карандаша и бумаги. Они провели компьютерное моделирование на десятках высокопроизводительных процессоров, каждый из которых имеет более пяти тысяч ядер. Один такой процессор способен выполнять семь триллионов вычислительных операций в секунду. Тем не менее моделирование заняло несколько недель (!).

Научная статья с результатами Бурко и коллег опубликована в авторитетном журнале Physical Review D. Однако столь радикальные выводы должны быть приняты всем сообществом специалистов, прежде чем можно будет говорить о прорыве в науке о чёрных дырах.

Если полученный результат будет подтверждён впоследствии, учёные, наверняка, раскроют тысячи секретов этих самых удивительных объектов во Вселенной.

Ранее Вести.Ru рассказывали о ещё одном виде "экстремальных" чёрных дыр: объектах размером с галактику.