„Verovatno je najzanimljiviji rezultat to što smo pronašli novi način raspada čupave crne rupe”, izjavili su istraživači sa Univerziteta u Averiru (Portugalija). „U jednom scenariju, koji zovemo fisija, ne uništavaju se ni crna rupa, ni njena okolna skalarna struktura. Složeno telo razdvaja se na dva nezavisna i održiva dela: crnu rupu bez kose i samogravitirajuću gomilu skalarne materije – bozonsku zvezdu.”
Prema zakonima fizike, crne rupe smatraju večnim: to su neverovatno zgusnuta tela s gravitacionim poljem kojem ništa ne može izmaći. Materija ulazi, ali gotovo ništa ne izlazi, zbog čega stalno rastu i deluju kao neizbežna kosmička pojava. Ipak, čini se da nisu neuništive. Teorijski fizičari otkrili su mehanizam raspada koji je možda neobičniji od samih crnih rupa. Istraživanje koje su sproveli Hoze Fereira, Karlos Herdeiro, Eugen Radu i Miguel Zilhao sa Univerziteta u Aveiru (Portugalija) pokazuje da je moguće da crna rupa isklizne iz svoje takozvane kose i za sobom ostavi funkcionalnu bozonsku zvezdu. „Verovatno je najzanimljiviji rezultat to što smo pronašli novi način raspada čupave crne rupe”, rekli su istraživači za Science Alert. „U jednom scenariju, koji zovemo fisija, ne uništavaju se ni crna rupa, ni njena okolna skalarna struktura. Složeno telo razdvaja se na dva nezavisna i održiva dela: crnu rupu bez kose i samogravitirajuću gomilu skalarne materije – bozonsku zvezdu.”
Iako su crne rupe među najekstremnijim pojavama u svemiru, prema Opštoj teoriji relativnosti prilično su jednostavne. Nakon što se stabilizuju, njihovo ponašanje može se opisati sa nekoliko podataka, poput mase i spina. Međutim, ne znači da su to jedini mogući pokazatelji. Fizičari ne znaju šta se sve može skrivati u crnim rupama. Te dodatne odlike nazivaju se kosa, a jedna od njih može se pojaviti u obliku skalarnog polja. Crne rupe su najbolja prirodna laboratorija u svemiru i omogućuju naučnicima da ispitaju oblike materije i polja koje je inače teško otkriti. Ako crna rupa može održati neku vrstu egzotične kose, proučavanje bi moglo otkriti čestice ili polja van Standardnog modela. Skalarno polje je nevidljivo i prožima prostor, a može se opisati i kao skup čestica bez spina. Prema nekim obrascima može se okupiti u oblak oko crne rupe. On ne mora biti redak; može činiti znatan deo mase celog polja i stvarati vlastito snažno gravitaciono područje.
„Očekivalo bi se da takva materija jednostavno padne u crnu rupu. Međutim, u našim rešenjima postoji poseban rezonantni mehanizam koji omogućuje da skalarno polje i horizont događaja ostanu u ravnoteži”, objasnili su istraživači. „Glavno pitanje bilo je da li je ta ravnoteža stabilna kad se dopuste opšte perturbacije. Naša oponašanja pokazuju da za konfiguracije koje smo proučavali nije.” Ranija dočaravanja upućivala su na stabilnost čupavih crnih rupa, ali su nametala sfernu simetriju. To znači da sve što se događa u jednom smeru moralo bi se identično događati i u svim ostalim.
Takav pristup pojednostavljuje proračune, ali sprečava sistem da postane asimetričan. Kasniji naučni radovi, koji su dopustili nesfernu dinamiku otkrili su nestabilnost u jednom modelu. Fereira i saradnici želeli su da provere da li je ona specifična za taj model ili je šira pojava. Koristili su numeričke simulacije da prate razvoj različitih konfiguracija čupavih crnih rupa dopuštajući im asimetričan razvoj. Ključni deo pretpostavke jeste bozonska zvezda. To je hipotetično prozirno telo bez horizonta događaja, koje nastaje kada se skalarno polje oko crne rupe održi na okupu vlastitom gravitacijom. Ceo sistem može se posmatrati kao dve povezane komponente koje mogu postojati i nezavisno.
Rezultati simulacija pokazali su dva moguća ishoda. Prvi, nazvan apsorpcija, bio je očekivan. Zbog nestabilnosti ravnoteža se urušava, crna rupa proguta okolno skalarno polje i postaje ćelava ili ostaje bez kose. Drugi, nazvan fisija, znatno je neobičniji. „Crnu rupu i skalarnu konfiguraciju na okupu drži odnos gravitacionog privlačenja i elektromagnetskog odbijanja. U režimu fisije simetrična konfiguracija u kojoj se crna rupa nalazi tačno u središtu bozonske zvezde predstavlja nestabilnu ravnotežu”, objasnili su istraživači. „To se može uporediti s loptom na vrhu planine. Stajaće tamo ako je savršeno postavljena, ali će je najmanji podsticaj pokrenuti.”
Mala perturbacija bila je dovoljna da izbaci crnu rupu iz središta. Umesto povratka u ravnotežu, ona se sve više udaljavala dok na kraju nije iskočila iz skalarnog polja. Polje se održalo i nastavilo postojati kao bozonska zvezda, a ćelava crna rupa otišla je svojim putem. Sudbina čupave crne rupe zavisila je od kompaktnosti njene skalarne kose. Kompaktnije konfiguracije bile su sklonije apsorpciji, a ređe fisiji. To ne znači da crne rupe sada iskaču iz bozonskih zvezda širom svemira. Bozonske zvezde su i dalje samo hipotetična tela. Istraživači usto napominju da je njihovo viđenje prvenstveno teorijski alat, a ne realističan prikaz astrofizičkih crnih rupa. „Mehanizam se temelji na običnom električnom naboju, a za astrofizičke crne rupe očekuje se da imaju zanemarljiv neto električni naboj”, izjavili su. „Zato ne tvrdimo da su ovo verovatna astrofizička tela. Mehanizam koji smo otkrili mogao bi upućivati na širu pojavu koja se može dogoditi i u stvarnim okolnostima.”
Istraživači žele da provere može li rotacija imati sličnu ulogu kao električni naboj u drugim vidovima čupavih crnih rupa. Ako postoji astrofizički uverljiva verzija te nestabilnosti, ona možda ne bi bila nevidljiva. „Takvo naglo narušavanje simetrije trebalo bi proizvesti karakterističan signal gravitacionih talasa. U slučaju fisije dinamika je bitno drukčija od poznatih procesa poput spajanja dve crne rupe, pa se očekuje da bi talasni oblik imao prepoznatljive odlike”, objasnili su. „Utvrđivanje tačnog oblika tih talasa i mogućnosti detekcije zahteva nova istraživanja. Smatramo to posebno zanimljivim smerom.” Istraživanje je objavljeno u časopisu Physical Review D.
(AI ilustracija)
(Indeks)
