Bild https://www.sdu.dk/
Två svarta hål kan kollidera och slås samman till ett. Men kan det motsatta hända att ett svart hål delas upp i två mindre? Den frågan utforskas i en ny teoretisk studie: "When Black Holes Admit Pair-of-pants Topologies", publicerad i tidskriften Physical Review D. Se nedan;
- I vår studie undersöker vi vilka fysikaliska lagar som normalt förhindrar att ett svart hål delas till två. Vi undersöker också om vissa omständigheter ändå kan möjliggöra en splittring, beskriver Francesco Sannino, medförfattare till studien och professor i fysik vid Neapels universitet Federico II i Italien och Quantum Field Theory Center vid Syddanska Universitet.
Svarta hål delar sig normalt inte. Ett viktigt hinder som förhindrar detta kommer av termodynamiken.
Ett svart hål har det som fysiker kallar entropi. Enkelt uttryckt är entropi ett mått på hur många olika mikroskopiska sätt ett fysiskt system kan arrangeras samtidigt som det ser likadant ut utifrån. För ett vanligt, icke-roterande svart hål skulle en uppdelning i två mindre svarta hål minska den totala entropin. Det gör processen termodynamiskt ogynnsam.
Men saker kan vara annorlunda med snabbt roterande svarta hål. Teamets beräkningar visar att snabbt roterande svarta hål ger ett möjligt kryphål som möjliggör en splittring.
- Men de två resulterande svarta hålen måste också kunna separera istället för att falla tillbaka tillsammans och bli ett enda svart hål igen. När vi inkluderar detta krav stängs möjligheten till stor del , förutom möjligen för svarta hål som roterar nära sin maximala möjliga hastighet, beskriver Francesco Sannino.
Om en sådan delning skulle inträffa skulle det svarta hålets yttre gräns, känd som händelsehorisonten, bilda en byxliknande form (se bild ovan) över tid: en sektion som delar sig i två "ben". Detta förklarar studiens ovanliga term "“pair-of-pants topologies”.
Författarna utforskar även mer exotiska möjligheter. I teorier som involverar ytterligare dimensioner av rummet känner fysiker redan till svarta hål-liknande objekt som kan bli instabila och börja brytas isär.
Under vissa av dessa förhållanden kan splittring bli termodynamiskt fördelaktigt, särskilt när ett av de resulterande svarta hålen är mycket mindre än det andra. Men det visar fortfarande inte att fragmenteringen faktiskt ska ske.
- Vi kan ännu inte ge en enda sannolikhet för att ett svart hål ska splittras. Det beror på hur gravitationen beter sig bortom Einsteins teori,och vi arbetar för att kvantifiera detta. Vi förväntar oss att små primordiala svarta hål är mer benägna att splittras än mycket större astrofysiska svarta hål. Vi kan upptäcka en splittring indirekt: gammastråleteleskop som Fermi-LAT kan söka efter signaler från små svarta hålfragment som kan bildas under sammanslagningar, säger Francesco Sannino.
Studien kan läsas här
Medförfattare till studien är Giacomo Cacciapaglia, forskare vid Centre Nacional de la Recherche Scientifitque (CNRS) vid Laboratoire de Physique Théorique et Hautes Énergies, ett gemensamt CNRS–Sorbonne Université laboratorium i Paris, samt Manuel Del Piano och Vania Vellucci, båda från Quantum Field Theory Center.
Splittring kan säkert
ske då gigantiska gravitationskrafter är i rörelse. Men splittring till två nej
det tror jag inte på utan dessa gigantiska gravitationskrafter drar enligt mig
säkert all materia samman till en enda kropp efter en eventuell tillfällig gravitationell splittring.
