Pot găurile negre să se dividă? Ce spun fizicienii despre scenariul invers fuziunii

Detectoarele de unde gravitaționale au arătat că găurile negre se ciocnesc frecvent și fuzionează, formând obiecte și mai masive. Fizicienii au analizat acum dacă este posibil procesul invers, adică dacă pot găurile negre să se dividă, și au ajuns la concluzia că această ipoteză nu poate fi exclusă. Diagramele care ilustrează fenomenul seamănă cu o pereche de pantaloni, motiv pentru care cercetătorii au numit procesul ipotetic „purtarea pantalonilor”.

Pot găurile negre să se dividă? Găurile negre au o gravitație atât de puternică încât nici măcar lumina nu poate scăpa din interiorul lor. Prin urmare, este greu de imaginat cum o parte a unei găuri negre ar putea să se desprindă de restul acesteia. Totuși, Francesco Sannino, profesor la Universitatea din Danemarca de Sud, și colegii săi au decis să investigheze posibilitatea unui asemenea fenomen.

Un obstacol important este reprezentat de termodinamică. Stephen Hawking a prezis că două găuri negre mai mici au o entropie totală mai redusă decât o singură gaură neagră mai mare, iar observațiile undelor gravitaționale au confirmat această predicție. Cum entropia Universului crește permanent, reducerea ei într-un sistem fără intervenții externe contravine principiilor termodinamicii.

Pot găurile negre să se dividă? Care ar fi mecanismul?

Există însă o posibilă excepție: rotația rapidă a găurii negre inițiale. Găurile negre se rotesc datorită momentului cinetic moștenit de la steaua din care s-au format, la care se adaugă contribuția materiei absorbite ulterior.

În cazul lor, o rotație mai rapidă înseamnă o entropie mai mică, dacă ceilalți factori rămân constanți. Astfel, dacă o gaură neagră care se rotește foarte repede s-ar despica în două obiecte cu rotație mai lentă, entropia totală ar putea, teoretic, să scadă. Momentul cinetic inițial ar putea fi preluat de mișcarea orbitală a celor două găuri negre rezultate.

Calculele cercetătorilor arată că o asemenea divizare este posibilă teoretic, dar numai dacă gaura neagră inițială se rotește aproape de viteza maximă permisă. Prin urmare, fenomenul ar fi extrem de rar.

O altă posibilitate implică un proces numit superradiație, în care undele captive în apropierea unei găuri negre sunt amplificate până când generează o instabilitate suficient de puternică pentru a o dezintegra, scrie IFL Science.

Ce anume ar putea declanșa un astfel de proces?

Ipoteza existenței unor dimensiuni suplimentare, dincolo de cele patru cunoscute, ar face divizarea găurilor negre mai plauzibilă. În cele mai probabile scenarii multidimensionale, o gaură neagră mult mai mică s-ar desprinde din cea inițială, în locul unei divizări în două părți egale.

Rămâne însă întrebarea „ce anume ar putea declanșa un asemenea proces?”. „Încă nu putem estima o probabilitate unică pentru divizarea unei găuri negre. Totul depinde de modul în care se comportă gravitația dincolo de teoria lui Einstein, iar noi lucrăm la cuantificarea acestui fenomen. Ne așteptăm ca găurile negre primordiale mici să fie mai predispuse la divizare decât cele astrofizice, mult mai mari. Am putea detecta indirect un asemenea eveniment: telescoapele cu raze gama, precum Fermi-LAT, pot căuta semnale provenite de la fragmente minuscule de găuri negre care s-ar putea forma în timpul fuziunilor”, a declarat Sannino.

Studiul a fost publicat în revista Physical Review D.

Vă recomandăm să citiți și:

Fizicienii ar fi creat un qubit care se poate întoarce în timp

Un semnal detectat pe Marte în urmă cu 50 de ani i-a luat prin surprindere pe oamenii de știință

Test de cultură generală. Ce sunt numerele imaginare?

Computerele cuantice sunt la un pas să își corecteze propriile greșeli, spun cercetătorii