Теорията на относителността на Айнщайн казва, че черните дупки са "плешиви", но нов преглед на неговите изследвания може да даде на тези загадъчни обекти тяхната дълго търсена "коса".

Забележително е, че в авторския колектив са двама българи - доцент д-р Даниела Донева от Университета на Тюбинген, Институт за астрономия и астрофизика и звездата на физическия факултет проф. Стойчо Язаджиев, носител на наградата "Питагор", също свързан с Университета в Тюбинген. Няколко теореми, неравенства и методи за изчисления, свързани с уравненията на Айнщайн за 4-мерно пространство, носят неговото име.

Какво означава "коса на черна дупка"?

Астрофизиците казват, че "черните дупки нямат коса". Това означава, че в теорията на Общата теория на относителността черните дупки са изключително опростени обекти. Всичко, което е необходимо, за да опише черна дупка, е нейната маса, електрически заряд и скорост на въртене. Само с тези три числа имаме всичко, което може да знаем за черните дупки. С други думи, те са плешиви - нямат допълнителна информация.

Този аспект на черните дупки е изключително разочароващ за астрофизиците, които отчаяно искат да разберат как работят тези космически чудовища. Но тъй като черните дупки нямат "коси", няма начин да научим повече за тях и какво ги движи. Уви, черните дупки остават едни от най-загадъчните обекти във Вселената.

Но тази концепция за черни дупки без коса разчита на сегашното ни разбиране на Общата теория на относителността, както първоначално е формулирана от Алберт Айнщайн. Тази картина на относителността се фокусира върху кривината на пространство-времето. Всеки обект с маса или енергия ще огъне пространство-времето около себе си и това огъване определя как тези обекти ще се движат.

Това обаче не е единственият начин за изграждане на теория на относителността. Съществува съвсем различен подход, който вместо това се фокусира върху "усукаността", а не върху кривината на пространство-времето. В тази картина всеки обект с маса или енергия усуква пространство-времето около себе си и това усукване определя как да се движат другите обекти.

Двата подхода, единият базиран на кривина, а другият базиран на усукване, са математически еквивалентни. Но тъй като Айнщайн първо разработва езика, базиран на кривината, той е много по-широко използван. Подходът на усукването, известен като "телепаралелна" гравитация (Гравитация на Гаус-Боне) заради математическото използване на успоредни линии, предлага много място за интересни теоретични прозрения, които не са очевидни в подхода на кривината.

Като пример, екип от теоретични физици наскоро проучва как телепаралелната гравитация може да подходи към проблема с "окосмяването" на черните дупки. Те описват работата си в статия, публикувана в базата данни за препринти arXiv през юли. (Изследването все още не е рецензирано.)

Екипът изследва потенциални разширения на Общата теория на относителността, използвайки т. нар. скаларно поле - квантов обект, който обитава цялото пространство и време. Известен пример за скаларно поле е бозонът на Хигс, който е отговорен за придаването на масата на много частици. Възможно е да има допълнителни скаларни полета, които обитават Вселената и неусетно променят начина, по който работи гравитацията, и физиците отдавна използват тези скаларни полета в опити да обяснят природата на космически мистерии като тъмна материя и тъмна енергия.

В обикновената Обща теория на относителността, базирана на кривина, има толкова много начини за добавяне на скаларни полета. Но в телепаралелната гравитация има много повече възможности. Този изследователски екип открива начин за добавяне на скаларни полета към Общата теория на относителността, използвайки телепаралелната теоретина рамка. След това те използват този подход, за да проучат дали тези скаларни полета, които иначе биха били невидими, може да се появят близо до черни дупки.

Крайният резултат: Скаларните полета, добавени към Общата теория на относителността, когато се изследват през телепаралелната леща, дават на черните дупки малко коса.

"Косата" в случая е наличието на силно скаларно поле близо до хоризонта на събитията на черна дупка. Най-важното е, че това скаларно поле носи информация за черната дупка вътре в него, което би позволило на учените да разберат повече за черните дупки, без да се налага да се гмуркат в тях.

Сега, след като изследователите са идентифицирали как да дадат малко коса на черните дупки, те трябва да работят върху последиците от наблюденията на тези резултати. Например бъдещи наблюдения на гравитационни вълни могат да разкрият фини белези на тези скаларни полета в сблъсъците на черни дупки.

Distinctive Features of Hairy Black Holes in Teleparallel Gauss-Bonnet Gravity, Sebastian Bahamonde, Daniela D. Doneva, Ludovic Ducobu, Christian Pfeifer, Stoytcho S. Yazadjiev https://arxiv.org/abs/2307.14720 

'Twisty' new theory of gravity says information can escape black holes after all, Live Science