Международная группа физиков исследовала возможность разделения одной чёрной дыры на две меньшие. Результаты работы, опубликованной на сервере препринтов arXiv, указывают на то, что такой сценарий теоретически допустим, хотя привычные законы термодинамики делают его крайне маловероятным.
Главным препятствием оказалась энтропия — физическая величина, связанная с количеством возможных состояний системы. У невращающейся чёрной дыры она пропорциональна квадрату массы, поэтому разделение на два объекта с той же суммарной массой уменьшило бы общую энтропию. Это противоречит второму закону термодинамики, согласно которому энтропия изолированной системы не должна уменьшаться.
Однако ситуация меняется, если чёрная дыра вращается с огромной скоростью. Вращение влияет на соотношение массы, углового момента и энтропии, потенциально создавая условия для разделения. Дополнительные расчёты показали, что образовавшиеся чёрные дыры должны обладать достаточной энергией, чтобы разлететься в разные стороны. С учётом этого ограничения расщепление может оказаться возможным лишь вблизи предельной скорости вращения.
Исследователи также рассмотрели альтернативные теории гравитации, допускающие дополнительные пространственные измерения. В некоторых таких моделях экзотические объекты, включая так называемые чёрные струны, способны становиться нестабильными и распадаться на отдельные фрагменты. При этом математическая возможность процесса ещё не означает, что он действительно происходит в природе.
По мнению соавтора исследования Франческо Саннино из Неаполитанского университета имени Федерико II, наиболее перспективными кандидатами могут быть небольшие первичные чёрные дыры, предположительно возникшие вскоре после Большого взрыва. Если такие объекты способны разделяться, следы их фрагментов теоретически можно попытаться обнаружить с помощью гамма-телескопов, включая Fermi-LAT.
Теперь учёные намерены оценить вероятность подобного процесса в различных моделях гравитации. Пока исследование лишь определяет условия, при которых разделение чёрной дыры может быть допустимым, но не предоставляет доказательств того, что хотя бы один подобный случай действительно произошёл во Вселенной.
