აინშტაინის ფარდობითობის ზოგადი თეორიის თანახმად, შავ ხვრელებს მხოლოდ სამი დაკვირვებადი თვისება აქვთ: მასა, სპინი და მუხტი. თუ ეს მნიშვნელობები იგივეა ნებისმიერი ორი შავი ხვრელისთვის, შეუძლებელი უნდა იყოს მათი ერთმანეთისგან გარჩევა. დამატებითი პარამეტრი, ანუ "თმა" შავ ხვრელს არ უნდა ჰქონდეს.

მიუხედავად ამისა, მეცნიერებმა დაიწყეს ფიქრი რამდენად მკაცრია ეს ‘თმების არ არსებობის’ (No-Hair) თეორემა. 2012 წელს მათემატიკოსმა Stefanos Aretakis-მა (კემბრიჯის უნივერსიტეტი) ივარაუდა, რომ ე. წ. ექსტრემალურ შავ ხვრელს (რომელსაც აქვს მასის, სპინის და მუხტის მაქსიმალური მნიშვნელობა) შეიძლება ჰქონდეს არასტაბილური მოვლენათა ჰორიზონტი. ეს არაერთგვაროვნებები ეფექტურად გამოიწვევდა შავი ხვრელის ჰორიზონტის სხვადასხვა რეგიონში გრავიტაციის სხვაობას, რაც საშუალებას მოგვცემდა გაგვერჩია სხვაგვარად იდენტური შავი ხვრელები.

ექსტრემალური შავი ხვრელები ალბათ არ არსებობენ, მაგრამ რა მოხდება ექსტრემალურთან მიახლოებულიშავი ხვრელების შემთხვევაში? ასეთი შავი ხვრელი თეორიულად უნდა არსებობდნენ და შეიძლება ისინი ავლენდნენ No-Hair თეორემის შესამჩნევ დარღვევებს.

2021 წლის 26 იანვარს ჟურნალმა Physical Review D გამოქვეყნა ამერიკელ ფიზიკოს თეორეტიკოსების სტატია, რომელიც აჩვენებს რომ შეშფოთებული კერის შავი ხვრელები არღვევენ No-Hair თეორემას. უფრო მეტიც, ამ ეფექტის დაკვირვება შესაძლებელია გრავიტაციული ტალღების ობსერვატორიების საშუალებით.

”Stefanos Aretakis-მა ივარაუდა, რომ გარკვეული ინფორმაცია რჩება შავი ხვრელის ჰორიზონტზე. ჩვენი ნაშრომი იძლევა ამ პარამეტრების გაზომვის შესაძლებლობას.” - ამბობს სტატიის ერთ-ერთი ავტორი Gaurav Khanna (მასაჩუსეტსი უნივერსიტეტი).

კერძოდ, მეცნიერები ვარაუდობენ, რომ შავი ხვრელის წარმოქმნის დროინდელი ნარჩენებმა, ან მოგვიანებით დაცემულმა მატერიამ, შეიძლება შექმნან გრავიტაციული არასტაბილურობა თითქმის ექსტრემალური შავი ხვრელის მოვლენათა ჰორიზონტზე, ან მის მახლობლად. ”ჩვენ ველით, რომ გრავიტაციული სიგნალი, რომელსაც ჩვენ მივიღებთ, საკმაოდ განსხვავებული იქნება არა-ექსტრემალური შავი ხვრელებისგან.” - ამატებს Gaurav Khanna.

თუ შავ ხვრელებს თმა აქვთ - ანუ ინახავენ გარკვეულ ინფორმაციას მათი წარსულის შესახებ - ამან შეიძლება გავლენა იქონიოს ცნობილ შავი ხვრელების ინფორმაციულ პარადოქსზე. ეს პარადოქსი გვიჩვენებს ძირეულ განსხვავებას ზოგად ფარდობითობის თეორიასა და კვანტურ მექანიკას შორის. თუმცა, ახალი ნაშრომის ყველაზე საინტერესო ასპექტი ისაა, რომ ის იძლევა ფუნდამენტურ ფიზიკის იდეების დაკვირვებებით შემოწმების საშუალებას. შავ ხვრელების ‘თმების’ დაფიქსირება საშუალებას მოგვცემს შევამოწმოთ ისეთი იდეები, როგორიცაა სიმების თეორია და კვანტური გრავიტაცია.

მეცნიერები ჯერ არ არიან დარწმუნებული, რომ თითქმის-ექსტრემალური შავი ხვრელები არსებობენ. ამჟამად ჩატარებული სიმულაციები, როგორც წესი, წარმოქმნიან შავ ხვრელებს, რომლებიც 30%-ით განსხვავდებიან ექსტრემალურისაგან. გარდა ამისა, კიდეც რომ არსებობდნენ თითქმის ექსტრემალური შავი ხვრელები, გაურკვეველია არიან თუ არა მოქმედი და დაგეგმილი გრავიტაციული ტალღების დეტექტორები საკმარისად მგრძნობიარე მათი ჰორიზონტების მცირე და ხანმოკლე არაერთგვაროვნებების გასარჩევად.

წყარო:

https://www.quantamagazine.org/in-violation-of-einstein-black-holes-might-have-hair-20210211/

https://journals.aps.org/prd/abstract/10.1103/PhysRevD.103.L021502