Splošna teorija relativnosti je zelo zapletena matematična teorija, vendar je njen opis črnih lukenj osupljivo preprost. Stabilno črno luknjo lahko opišemo s samo tremi lastnostmi: njeno maso, električnim nabojem in rotacijo ali vrtenjem. Ker črne luknje verjetno ne bodo imele veliko naboja, sta v resnici potrebni samo dve lastnosti. Če poznate maso in vrtenje črne luknje, veste vse, kar morate vedeti o črni luknji.
To lastnost pogosto povzamemo z izrek brez las. Natančneje, izrek trdi, da ko snov pade v črno luknjo, je edina lastnost, ki ostane, masa. Lahko bi naredili črno luknjo iz sončne vrednosti vodika, stolov ali tistih starih kopijNational Geographicz babičinega podstrešja in ne bi bilo razlike. Masa je masa, kar zadeva splošno relativnost. V vsakem primeru je horizont dogodkov črne luknje popolnoma gladek, brez dodatnih funkcij. Kot je rekel Jacob Bekenstein, črne luknje nimajo las.
Konflikt med relativnostjo in kvantno teorijo vodi do paradoksa požarnega zidu. Zasluge: Jeremy Perkins / Unsplash
Toda z vso svojo napovedno močjo ima splošna relativnost težave s kvantno teorijo. To še posebej velja za črne luknje. Če je izrek brez las pravilen, se informacije v objektu uničijo, ko prečkajo obzorje dogodkov. Kvantna teorija pravi, da informacij nikoli ni mogoče uničiti. Veljavni teoriji gravitacije torej nasprotuje veljavna teorija kvantov. To vodi do težav, kot so paradoks požarnega zidu, ki se ne more odločiti, ali naj bo obzorje dogodkov vroče ali hladno.
Za rešitev tega protislovja je bilo predlaganih več teorij, ki pogosto vključujejo razširitve na relativnost. Toda razliko med standardno relativnostjo in temi spremenjenimi teorijami je mogoče opaziti le v ekstremnih situacijah, zaradi česar jih je težko opazovalno preučevati. Toda nov papirPisma o fizičnem pregleduprikazuje, kako bi jih lahko preučevali skozi vrtenje črne luknje.
Temperatura v prostoru je primer skalarnega polja. Zasluge: Lucas Vieira
Številne modificirane teorije relativnosti imajo dodaten parameter, ki ga v standardni teoriji ne vidimo. Znano kot brezmasno skalarno polje, omogoča, da se Einsteinov model poveže s kvantno teorijo na način, ki ni protisloven. V tem novem delu je ekipa preučila, kako se tako skalarno polje povezuje z rotacijo črne luknje. Ugotovili so, da se pri nizkih vrtljajih modificirana črna luknja ne razlikuje od standardnega modela, vendar pri visokih rotacijah skalarno polje omogoča črni luknji dodatne funkcije. Z drugimi besedami, v teh alternativnih modelih imajo lahko hitro vrteče se črne luknje lase.
Dlakavi vidiki vrtečih se črnih lukenj bi bili vidni le blizu obzorja dogodkov, vendar bi vplivali tudi na združevanje črnih lukenj. Kot poudarjajo avtorji, bi morali biti bodoči observatoriji gravitacijskih valov sposobni uporabljati hitro vrteče se črne luknje, da bi ugotovili, ali je alternativa splošni relativnosti veljavna.
Einsteinova teorija splošne relativnosti je prestala vse doslej opazovalne izzive, vendar se bo verjetno zlomila v najbolj ekstremnih okoljih vesolja. Študije, kot je ta, kažejo, kako bi lahko odkrili teorijo, ki sledi.
Referenca:Alexandru Dima, et al. “ Spontana skalarizacija črne luknje, ki jo povzroča spin .'Pisma o fizičnem pregledu125,23 (2020): 231101.
