Физики допустили деление черных дыр: ключ — экстремальное вращение

Черные дыры в привычных нам моделях только поглощают материю и сливаются, образуя все более массивные объекты. Однако физики решили проверить обратный сценарий — может ли одна черная дыра разделиться на две меньшие. Работа с интригующим названием «Черные дыры как пара штанов» опубликована в журнале Physical Review D. Авторы не утверждают, что такое деление реально происходит, а исследуют физические барьеры, которые ему препятствуют.

Главный ограничитель связан с энтропией — величиной, описывающей число возможных микросостояний системы. Для невращающейся черной дыры распад на две меньшие термодинамически невыгоден: суммарная энтропия в таком процессе уменьшилась бы. Это классический аргумент против «размножения» черных дыр, и он долгое время закрывал тему.

Ситуация меняется, если черная дыра вращается очень быстро. Расчеты показывают, что при экстремальном вращении энтропийный барьер может ослабнуть. Теоретически появляется лазейка для разделения на два объекта. Но есть важное условие: образовавшиеся черные дыры должны разлететься в стороны, а не притянуться обратно и слиться вновь.

Именно требование разлета резко сужает пространство допустимых параметров. Наиболее вероятным кандидатом в рамках модели оказывается черная дыра, вращающаяся с максимально возможной скоростью. Чем ближе система к этому пределу, тем меньше ограничений остается для гипотетического распада.

Модель «пары штанов» описывает геометрию горизонта событий в момент разделения: две будущие черные дыры соединены перемычкой, которая затем разрывается. Это не прямое наблюдение, а математическая конструкция, позволяющая проверить, не противоречит ли такой процесс известным законам физики. Пока речь идет о теоретической возможности, а не о зафиксированном астрофизическом явлении.

Важно подчеркнуть: авторы не заявляют об открытии делящихся черных дыр. Их результат — уточнение границ применимости термодинамики черных дыр и демонстрация того, что при определенных условиях запрет на разделение перестает быть абсолютным. Это скорее вопрос к будущим теориям квантовой гравитации, чем руководство к действию для астрономов.

Тем не менее работа полезна для понимания эволюции экстремальных объектов. Если черные дыры действительно могут терять массу через такой канал, это повлияло бы на оценки их lifetimes и распределение по массам. Однако до подтверждения гипотезы независимыми расчетами и наблюдениями говорить о практических следствиях преждевременно.

Исследование напоминает, что даже устоявшиеся запреты в физике стоит периодически перепроверять. В данном случае речь идет о тонком балансе энтропии, вращения и геометрии пространства-времени. И хотя «делящаяся» черная дыра пока остается теоретической экзотикой, сама постановка вопроса помогает лучше понять, как устроены эти загадочные объекты.