Благодарение на склонността им да смучат всичко около тях - дори светлината - черните дупки не разкриват улики за техния произход или история. Този разочароващ факт накара учените през 60-те да декларират, че черните дупки "нямат коса". По този начин изследователите имали предвид, че черните дупки имат много малко отличителни характеристики, за да отделят една от друга.
Сега новите изчисления предполагат, че някои черни дупки могат да отглеждат коса, но те не могат да я запазят дълго. Според новата работа черните дупки, които се въртят при почти (но не съвсем) възможното въртене, показват някои уникални свойства. Но тези свойства не се запазват много преди черната дупка да се „оплешивее“ и да стане неразличима от другите по рода си.
"Това е интересна находка, защото това е преходно поведение", казва авторът на изследването Лиор Бурко, физик от Theiss Research в Калифорния.
Метафората за косата с черна дупка е израснала от математиката, направена от физиците Джейкъб Бекенщайн и Джон Уилър през 60-те и началото на 70-те години. Изследователите твърдят, че според общата теория на относителността на Айнщайн, черните дупки могат да бъдат описани само с три наблюдаеми параметъра: тяхната маса, ъглов импулс и електрически заряд. Всичко останало, цялата друга информация, се улавя в гравитационното дърпане на черната дупка и по този начин е невъзможно да се наблюдава. Като се имат предвид две черни дупки, които съвпадат по трите стойности, функционално би било невъзможно да се разграничи една от друга.
Оттогава теоретиците са на лов за нещо, което може да различи черните дупки един от друг. Ако учените успеят да намерят нещо, това може да отвори нови разкрития за произхода на определени черни дупки. Например, докато се смята, че много черни дупки са останки от срутени звезди, някои може да са се образували веднага след Големия взрив, коалирайки се от необичайно плътни области в най-ранната универсална тъкан. Една от тези първични черни дупки би била неразличима от звездна черна дупка, ако двете имат еднаква маса, ъглов импулс и електрически заряд.
През 2018 г. група изследователи, водени от физика Деян Гаич от университета в Кеймбридж, откриха, че крайните черни дупки, тези с максимално възможен електрически заряд, имат уникални свойства, които могат да разграничават обектите един от друг. Тези свойства включваха измерими промени в хоризонта на събитията на черната дупка (точката, в която гравитационната сила е толкова силна, че светлината не може да избяга) и нейния хоузой Коши (точката, в която причинната връзка между миналото и бъдещето се разрушава поради ефектите на огъване във времето на силно гравитационно поле).
Бурко и колегите му се заинтересуваха дали уникалните свойства могат да стоят в черни дупки, които са почти екстремни, но не съвсем. Изследователите направиха математиката за два вида черни дупки. Първата е почти екстремна черна дупка на Рейснер-Нордстрем, вид черна дупка, която има почти максимално възможен електрически заряд, но не се върти. Втората, почти екстремна черна дупка на Kerr, е вид черна дупка, която се върти при почти максимално въртене, но няма електрически заряд.
И в двете почти крайни черни дупки изследователите откриха доказателства за „косата“ - за известно време. Уникалните свойства на почти екстремните черни дупки са измерими, когато се образува симулирана черна дупка, изследователите съобщават на 15 ноември в списанието Physical Review Research, но с времето намаляват в квадратична функция на времето. Това означава, че стойностите се свиват бързо в началото, след това продължават да се свиват по-бавно с течение на времето. (Изследователският екип не изчисли колко бързо това ще се случи в реално време, което ще се различава в зависимост от масата, въртенето и зареждането на дадена черна дупка.)
"За кратко време се държи така, че има коса, като максимално въртяща се черна дупка би", каза Бурко пред Live Science. "Но след известно време започва да губи тази коса, така че в крайна сметка тя отново да стане плешива."
Макар че всички тези изчисления понастоящем са теоретични, има надежда за наблюдения в реалния свят, които да съвпадат или да противоречат на констатациите. Експериментът с гравитационно-вълновата обсерватория (LIGO) с лазерен интерферометър сега активно измерва гравитационните вълни, които са пулсации в пространството и времето, създадени от масивни обекти като неутронни звезди и черни дупки. LIGO използва две наземни обсерватории за измерване на гравитационните вълни. И тези измервания биха могли да осигурят поглед върху космати черни дупки.
Предстоящ проект, Лазерната интерферометрова космическа антена (LISA), ще пусне три космически кораба, за да открие гравитационни вълни от космоса. Този проект е предназначен да открива гравитационни вълни от свръхмасивни черни дупки. Няма информация колко дълго ще трябва да текат тези експерименти, за да се хване почти екстремна черна дупка в действие, каза Бурко, но ако човек се появи, гравитационните му вълни може да имат коса.
