Астрономія
Астрономія

Швидке обертання чорної діри може надавати їй додаткові властивості

Астрономи визначили, що швидке обертання чорної діри може впливати на безмасове скалярне поле навколо неї. Результати їхнього дослідження опубліковані у журналі Physical Review Letters. Таким чином, теорема про відсутність волосся може не діяти для чорних дір, які швидко обертаються.

Event Horizon Telescope

Event Horizon Telescope

Які властивості характеризують чорну діру?

Згідно із загальною теорією відносності, маса і спін, тобто момент імпульсу чорної діри, який характеризує її обертання, повністю визначають властивості такого об’єкта. Електричний заряд також може на це впливати, але очікується, що для астрофізичних чорних дір він мізерний. Будь-яка інша властивість не є необхідною для опису чорної діри. Така теорія дістала назву теореми про відсутність волосся. Поточні спостереження сумісні з цією теорією, але майбутні потужні детектори гравітаційних хвиль дозволять її перевірити.

Якщо теорема про відсутність волосся правильна, інформація всередині чорної діри зникає, коли об’єкт перетинає її горизонт подій. Квантова теорія говорить, що інформація не може бути знищена, тож ці дві теорії вступають у протиріччя.

Яке дослідження провели вчені?

Астрономи вирішили дослідити додатковий параметр чорної діри, який не зустрічається у стандартній теорії — безмасове скалярне поле. Виявилося, що при низьких значеннях спіна чорна діра не відрізняється від стандартної моделі, але при швидкому обертанні скалярне поле дозволяє чорній дірі мати додаткові властивості. Таким чином, у цій альтернативній теорії теорема про відсутність волосся не діє для чорних дір, які швидко обертаються.

Результати дослідження демонструють, що існує широкий клас теорій, у яких обертання чорної діри може контролювати відхилення від загальної теорії відносності. Це відкриває можливості для пошуків нової фізики. Якщо скалярне «волосся» дійсно існує, це можна буде зареєструвати за допомогою вимірювань спектру поширення гравітаційних хвиль або електромагнітного спектру акреційних дисків навколо чорних дір. Це також може впливати на тінь чорної діри, яку спостерігав Телескоп горизонту подій.


Нещодавно астрономи виміряли спін надмасивної чорної діри у нашій галактиці та передбачили форму утвореної чорної діри за допомогою гравітаційних хвиль. Також вчені спостерігали руйнування зірки під впливом чорної діри. Детальніше про те, якими бувають чорні діри та як вони утворюються читайте у нашому матеріалі «Що таке чорна діра?»