V astrofyzice se říká, že „černé díry nemají vlasy“.
To znamená, že v teorii obecné relativity jsou černé díry výjimečně zjednodušujícími objekty. Vše, co potřebujete k popisu černé díry, je její hmotnost, elektrický náboj a rychlost otáčení. Jen s těmito třemi čísly máte vše, co byste mohli vědět o černých dírách. Jinými slovy, jsou plešatí – nemají žádné další informace.
Tento aspekt černých děr je extrémně frustrující pro astrofyziky, kteří zoufale touží porozumět tomu, jak tito vesmírní monstra fungují. Ale protože černé díry nemají žádné „vlasy“, neexistuje způsob, jak se o nich dozvědět více a co je pohání. Bohužel, černé díry zůstávají mezi nejzáhadnějšími a nejzáhadnějšími objekty ve vesmíru.
Ale tento koncept „bezvlasých“ černých děr spočívá na našem současném chápání obecné teorie relativity, jak ji původně formuloval Albert Einstein. Tento obraz relativity se zaměřuje na zakřivení časoprostoru. Jakákoli entita s hmotností nebo energií bude ohýbat časoprostor kolem sebe a toto zakřivení těmto entitám říká, jak se mají pohybovat.
Příbuzný: Slavný paradox černých děr Stephena Hawkinga může mít konečně řešení
Ale to není jediný způsob, jak vytvořit teorii relativity. Existuje zcela odlišný přístup, který se zaměřuje spíše na „kroucení“ než na zakřivení časoprostoru. Na tomto obrázku jakákoli entita s hmotou nebo energií otáčí kolem sebe časoprostor a toto zkroucení říká ostatním objektům, jak se mají pohybovat.
Tyto dva přístupy, jeden založený na zakřivení a druhý založený na kroucení, jsou matematicky ekvivalentní. Ale protože Einstein byl první, kdo vyvinul jazyk založený na zakřivení, je mnohem více používán. Torzní přístup, známý jako “teleparalelní” gravitace kvůli svému matematickému použití rovnoběžných čar, poskytuje spoustu prostoru pro zajímavé teoretické poznatky, které nejsou patrné v přístupu zakřivení.
Například tým teoretických fyziků nedávno prozkoumal, jak by mohla teleparalelní gravitace řešit problém ochlupení černých děr. Svou práci podrobně popsali v článku publikovaném v předtiskové databázi arXiv v červenci. (Výzkum ještě nebyl recenzován.)
Tým zkoumal potenciální rozšíření obecné teorie relativity pomocí toho, co se nazývá skalární pole, kvantový objekt, který obývá celý prostor a čas. Slavným příkladem skalárního pole je Higgsův boson, který je zodpovědný za udělování hmotnosti mnoha částicím. Mohou existovat další skalární pole, která obývají vesmír a jemně mění způsob, jakým funguje gravitace, a fyzici tato skalární pole již dlouho používají, aby se pokusili vysvětlit povahu vesmírných záhad, jako je temná hmota a energie.
V obecné relativitě založené na pravidelném zakřivení existuje pouze omezený počet způsobů, jak přidat skalární pole. Ale v teleparalelní gravitaci existuje mnohem více možností. Tento výzkumný tým objevil způsob, jak přidat skalární pole k obecné relativitě pomocí teleparalelního rámu. Dále použili tento přístup k určení, zda se tato skalární pole, která by jinak byla neviditelná, mohla objevit v blízkosti černých děr.
Související příběhy:
— Černé díry mohou zemřít jinak, než jsme si mysleli
— Supermasivní akreční disk černých děr viděný „na okraji“ poprvé
— Vědci právě vypěstovali v laboratoři disk černé díry, aby lépe pochopili, jak se živí
Konečný výsledek: skalární pole přidaná k obecné relativitě, když byla zkoumána teleparalelní čočkou, dala černým dírám trochu vlasů.
„Vlasem“ je v tomto případě přítomnost silného skalárního pole poblíž horizontu událostí černé díry. Toto skalární pole obsahuje informace o černé díře uvnitř, což by vědcům umožnilo lépe porozumět černým dírám, aniž by se museli ponořit dovnitř.
Nyní, když vědci identifikovali, jak dát vlasy černým dírám, potřebují nyní zjistit pozorovací důsledky těchto zjištění. Například budoucí pozorování gravitačních vln by mohlo odhalit jemné podpisy těchto skalárních polí během srážek černých děr.