Дълго време хипотезата, че черна дупка може да се разпадне на две части, се смяташе за физически невъзможна.

Законите на Общата теория на относителността и термодинамиката определяха подобен катаклизъм като чиста фантастика.

Ново теоретично изследване, публикувано в сп. Physical Review D, обаче показва, че при екстремни условия съществува вратичка за осъществяването на този сценарий.

Изследването очертава границите на приложимост на Айнщайновата теория и повдига фундаментални въпроси за поведението на черните дупки.

Ентропийната бариера и ролята на въртенето

Основната пречка пред разпадането на черна дупка се корени в ентропията. При статичните обекти тя нараства пропорционално на квадрата на тяхната маса.

Ако едно такова тяло се раздели на две по-малки с идентична обща маса, общата им ентропия ще намалее – процес, който е в разрез с основните термодинамични принципи.

Картината обаче се променя драматично, когато обектът притежава колосален ъглов момент.

Изследователски екип от университета на Неапол „Федерико II“ установи, че свръхбързото въртене променя класическото съотношение между маса и ентропия.

За да настъпи разпад обаче, само благоприятната ентропия не е достатъчна.

Новообразуваните фрагменти трябва да притежават достатъчно енергия и импулс, за да се раздалечат, вместо да се слеят отново под влияние на собствената си гравитация.

Анализът показва, че тази възможност остава отворена единствено за обекти, които се въртят със скорост, близка до абсолютния теоретичен максимум.

Топология и допълнителни измерения

При подобно разцепване единният хоризонт на събитията би се трансформирал в два независими конуса.

В четириизмерното пространство-време тази конфигурация наподобява разклонение, определяно образно от учените като топология „тип панталон“.

Физиците анализират и по-екзотични хипотези, базирани на модели с допълнителни пространствени измерения и алтернативни гравитационни теории.

В многоизмерната гравитация структури като „черните струни“ стават силно нестабилни. В тези условия разделянето е термодинамично изгодно, особено когато единият фрагмент е значително по-малък от другия.

В търсене на микроскопични отломки

Към момента авторите не назовават точна вероятност за протичането на този процес, тъй като тя зависи от поведението на гравитацията отвъд пределите на класическата теория на Айнщайн.

Смята се обаче, че към подобен разпад са много по-склонни малките първични черни дупки, възникнали в зората на Вселената, отколкото свръхмасивните астрофизични гиганти.

Ако фрагментацията наистина съпътства събития като сливания на черни дупки, нейните следи биха могли да бъдат засечени косвено.

Астрофизиците възлагат надежди на космически гама-телескопи като Fermi-LAT, способни да регистрират специфично лъчение от миниатюрните отломки.

Макар разработката да описва предимно теоретична възможност, тя предоставя нов инструмент за тестване на крайните граници на модерната физика.