В 1963 году новозеландский математик Рой Керр создал систему уравнений для описания вращающихся черных дыр в рамках общей теории относительности Эйнштейна. Эти уравнения, известные как решение Керра, до сих пор считаются одним из самых точных описаний таких черных дыр.
Однако новое исследование показывает, что черные дыры могут быть намного менее стабильными, чем предполагал Керр, особенно если говорить об их внутренней структуре. Результаты указывают на то, что черная дыра не может оставаться стабильной в геометрии Керра на длительных временных масштабах.
Геометрия Керра описывает вращающуюся, незаряженную черную дыру с двумя горизонтами. Первый горизонт, или горизонт событий, — это граница, после которой ничто, включая свет, не может покинуть черную дыру. Второй, внутренний горизонт, называется горизонтом Коши и содержит кольцевую сингулярность, где пространство и время теряют свою привычную структуру. Из-за вращения черной дыры сингулярность принимает форму кольца, а не точки.
По словам исследователей, модель Керра согласуется с наблюдениями, так как предполагает лишь небольшие отклонения от теории Эйнштейна за пределами черной дыры. Однако исследование также показывает, что по мере накопления энергии в черной дыре она может становиться нестабильной, что приводит к радикальным изменениям в ее структуре. Эта нестабильность возникает из-за накопления энергии, которая растет со временем и может серьезно изменить общую геометрию черной дыры.
Исследователи пока не знают точно, что происходит, когда накопленная энергия достигает критического уровня, но это открытие указывает на то, что решение Керра не дает полного понимания поведения черных дыр. «Наши данные показывают, что решение Керра не может точно описывать черные дыры на их реальных временных масштабах существования», — сказал Стефано Либерати, профессор Международной школы передовых исследований (SISSA) в Италии.
Авторы исследования считают, что дальнейшие исследования внутренней динамики черных дыр и возникающих нестабильностей могут привести к новым теоретическим моделям, которые превзойдут ограничения решения Керра.
