„Вероватно је најзанимљивији резултат то што смо пронашли нови начин распада чупаве црне рупе”, изјавили су истраживачи са Универзитета у Авериру (Португалија). „У једном сценарију, који зовемо фисија, не уништавају се ни црна рупа, ни њена околна скаларна структура. Сложено тело раздваја се на два независна и одржива дела: црну рупу без косе и самогравитирајућу гомилу скаларне материје – бозонску звезду.”
Према законима физике, црне рупе сматрају вечним: то су невероватно згуснута тела с гравитационим пољем којем ништа не може измаћи. Материја улази, али готово ништа не излази, због чега стално расту и делују као неизбежна космичка појава. Ипак, чини се да нису неуништиве. Теоријски физичари открили су механизам распада који је можда необичнији од самих црних рупа. Истраживање које су спровели Хозе Фереира, Kарлос Хердеиро, Еуген Раду и Мигуел Зилхао са Универзитета у Авеиру (Португалија) показује да је могуће да црна рупа исклизне из своје такозване косе и за собом остави функционалну бозонску звезду. „Вероватно је најзанимљивији резултат то што смо пронашли нови начин распада чупаве црне рупе”, рекли су истраживачи за Science Alert. „У једном сценарију, који зовемо фисија, не уништавају се ни црна рупа, ни њена околна скаларна структура. Сложено тело раздваја се на два независна и одржива дела: црну рупу без косе и самогравитирајућу гомилу скаларне материје – бозонску звезду.”
Иако су црне рупе међу најекстремнијим појавама у свемиру, према Општој теорији релативности прилично су једноставне. Након што се стабилизују, њихово понашање може се описати са неколико података, попут масе и спина. Mеђутим, не значи да су то једини могући покaзатељи. Физичари не знају шта се све може скривати у црним рупама. Те додатне одлике називају се коса, а једна од њих може се појавити у облику скаларног поља. Црне рупе су најбоља природна лабораторија у свемиру и омогућују научницима да испитају облике материје и поља које је иначе тешко открити. Ако црна рупа може одржати неку врсту егзотичне косе, проучавање би могло открити честице или поља ван Стандардног модела. Скаларно поље је невидљиво и прожима простор, а може се описати и као скуп честица без спина. Према неким обрасцима може се окупити у облак око црне рупе. Он не мора бити редак; може чинити знатан део масе целог поља и стварати властито снажно гравитационо подручје.
„Очекивало би се да таква материја једноставно падне у црну рупу. Међутим, у нашим решењима постоји посебан резонантни механизам који омогућује да скаларно поље и хоризонт догађаја остану у равнотежи”, објаснили су истраживачи. „Главно питање било је да ли је та равнотежа стабилна кад се допусте опште пертурбације. Наша опонашања показују да за конфигурације које смо проучавали није.” Ранија дочаравања упућивала су на стабилност чупавих црних рупа, али су наметала сферну симетрију. То значи да све што се догађа у једном смеру морало би се идентично догађати и у свим осталим.
Такав приступ поједностављује прорачуне, али спречава систем да постане асиметричан. Kаснији научни радови, који су допустили несферну динамику открили су нестабилност у једном моделу. Фереира и сарадници желели су да провере да ли је она специфична за тај модел или је шира појава. Kористили су нумеричке симулације да прате развој различитих конфигурација чупавих црних рупа допуштајући им асиметричан развој. Kључни део претпоставке јесте бозонска звезда. То је хипотетично прозирно тело без хоризонта догађаја, које настаје када се скаларно поље око црне рупе одржи на окупу властитом гравитацијом. Цео систем може се посматрати као две повезане компоненте које могу постојати и независно.
Резултати симулација показали су два могућа исхода. Први, назван апсорпција, био је очекиван. Због нестабилности равнотежа се урушава, црна рупа прогута околно скаларно поље и постаје ћелава или остаје без косе. Други, назван фисија, знатно је необичнији. „Црну рупу и скаларну конфигурацију на окупу држи однос гравитационог привлачења и електромагнетског одбијања. У режиму фисије симетрична конфигурација у којој се црна рупа налази тачно у средишту бозонске звезде представља нестабилну равнотежу”, објаснили су истраживачи. „То се може упоредити с лоптом на врху планине. Стајаће тамо ако је савршено постављена, али ће је најмањи подстицај покренути.”
Мала пертурбација била је довољна да избаци црну рупу из средишта. Уместо повратка у равнотежу, она се све више удаљавала док на крају није искочила из скаларног поља. Поље се одржало и наставило постојати као бозонска звезда, а ћелава црна рупа отишла је својим путем. Судбина чупаве црне рупе зависила је од компактности њене скаларне косе. Kомпактније конфигурације биле су склоније апсорпцији, а ређе фисији. То не значи да црне рупе сада искачу из бозонских звезда широм свемира. Бозонске звезде су и даље само хипотетична тела. Истраживачи усто напомињу да је њихово виђење првенствено теоријски алат, а не реалистичан приказ астрофизичких црних рупа. „Механизам се темељи на обичном електричном набоју, а за астрофизичке црне рупе очекује се да имају занемарљив нето електрични набој”, изјавили су. „Зато не тврдимо да су ово вероватна астрофизичка тела. Механизам који смо открили могао би упућивати на ширу појаву која се може догодити и у стварним околностима.”
Истраживачи желе да провере може ли ротација имати сличну улогу као електрични набој у другим видовима чупавих црних рупа. Ако постоји астрофизички уверљива верзија те нестабилности, она можда не би била невидљива. „Такво нагло нарушавање симетрије требало би произвести карактеристичан сигнал гравитационих таласа. У случају фисије динамика је битно друкчија од познатих процеса попут спајања две црне рупе, па се очекује да би таласни облик имао препознатљиве одлике”, објаснили су. „Утврђивање тачног облика тих таласа и могућности детекције захтева нова истраживања. Сматрамо то посебно занимљивим смером.” Истраживање је објављено у часопису Physical Review D.
(АI илустрација)
(Индекс)
