Экстремальные черные дыры имеют волосы, которые можно расчесать

При изучении экстремальных черных дыр выявлена еще одна величина, которой можно охарактеризовать черную дыру, кроме как по массе, спину и заряду, и которую потенциально можно измерить -- "гравитационные волосы".
Об этом рассказывают в Университете Род-Айленда, США.
Черные дыры считаются одними из самых загадочных объектов во Вселенной. Часть их интриги возникает из-за того, что черная дыра фактически является одним из простейших решений уравнений общей теории относительности Эйнштейна.
На самом деле черные дыры могут быть полностью охарактеризованы только тремя физическими величинами: массой, спином и зарядом. Поскольку они не имеют дополнительных «волосатых» атрибутов для их различения, говорят, что черные дыры не имеют «волос» -- черные дыры одинаковой массы, спина и заряда абсолютно идентичны друг другу.
Профессор Гаурав Ханна из Университета Род-Айленда и Массачусетского университета в Дартмуте вместе со своим бывшим студентом доктором Субиру Сабхарвалом в сотрудничестве с доктором Лиор Бурко из Theiss Research обнаружили, что особый тип черной дыры нарушает уникальность черных дыр, так называемую теорему "безволосости". В частности, команда изучала экстремальные черные дыры -- дыры, "насыщенные" максимальным зарядом или спином, которые они могут нести.
Ученые обнаружили, что существует величина, которую можно выстроить из кривизны пространства-времени на горизонте событий черной дыры, которая сохраняется и является измеряемой для удаленного наблюдателя. Поскольку эта величина зависит от того, как была образована черная дыра, а не только от трех классических атрибутов, она нарушает уникальность черной дыры.
Эта величина представляет собой "гравитационные волосы" и потенциально может быть измерена существующими и будущими обсерваториями гравитационных волн, такими как LIGO и LISA. Структура этих новых волос следует за развитием подобной величины, которую обнаружили Анджелопулос, Аретакис и Гаича в контексте более простой "игрушечной" модели, которая использует скалярное поле и сферические черные дыры, и распространяет ее на гравитационные возмущения вращающейся черной дыры.
"Этот новый результат является удивительным, - говорит Бурко - потому, что теоремы уникальности черных дыр хорошо определены, и, в частности, их распространение на экстремальные черные дыры. Должно быть предположение о том, что условия теорем не удовлетворяются, чтобы объяснить, как эти теоремы не применяются в данном случае".
Действительно, команда продолжила предварительную работу Аретакиса, которая обнаружила, что, хотя внешние возмущения экстремальных черных дыр распадаются, как это происходит и для обычных черных дыр, вдоль горизонта событий определенные поля возмущений развиваются во времени бесконечно.
"Теоремы с уникальностью предусматривают независимость от времени. Но феномен Аретакиса явно нарушает независимость от времени вдоль горизонта событий. Это лазейка, через которую волосы могут выскакивать и быть расчесы на большом расстоянии обсерваторией гравитационных волн", - сказал Бурко.
В отличие от других работ, которые обнаружили волосы в скаляризации черных дыр, Бурко отметил, что "в этой работе мы работали с теорией вакуума Эйнштейна, без дополнительных динамических полей, которые модифицируют теорию и которые могут нарушить Принцип сильной эквивалентности".
Команда использовала очень интенсивные числовые моделирования для получения своих результатов. Моделирования проводились с использованием десятков параллельно подключенных графических процессоров высокого класса Nvidia с более 5000 ядер в каждом. "Каждый из этих графических процессоров может выполнять до 7 триллионов вычислений в секунду, однако, даже при такой вычислительной мощности, моделирование выглядит, как на многие недели", - сказал Ханна.
Учитывая прорывной характер этой работы, она только что была опубликована в одном из лучших рецензируемых журналов по физике "Physical Review D" как высокостатусная статья. Статья доступна также онлайн.
Исследование частично финансировали Национальный научный фонд и Управление морских исследований США. Для исследовательской работы были использованы вычислительные ресурсы Центра научных вычислений и визуализации Массачусетского университета в Дартмуте.
Читайте еще интересные новости о космосе.
Последние новости
![]() | 07:09, 30 марта 2025 г. ISW: переговорами о прекращении огня в Черном море россия стре... | |
![]() | 09:11, 1 апреля 2025 г. 1-6 апреля в Киеве проходят продуктовые ярмарки | |
![]() | 08:26, 26 марта 2025 г. Война: 1127 сутки полномасштабного российского вторжения | |
![]() | 08:56, 27 марта 2025 г. Война: 1128 сутки полномасштабного российского вторжения | |
![]() | 08:36, 28 марта 2025 г. Война: 1129 сутки полномасштабного российского вторжения | |
![]() | 06:59, 3 февраля 2025 г. Разоблачена скрытая мощность маломассивных микроквазаров | |
![]() | 21:51, 14 января 2025 г. Рентгеновские вспышки от сверхмассивной черной дыры загадочным... | |
![]() | 10:23, 23 декабря 2024 г. Астрономы нашли опрокинутую на бок сверхмассивную черную дыру | |
![]() | 07:16, 21 декабря 2024 г. Спящая массивная черная дыра в ранней Вселенной бросает вызов... | |
![]() | 07:05, 13 декабря 2024 г. Джет черной дыры наткнулся на что-то в темноте | |