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黑洞可能没有我们想象的那么简单

  黑洞是混乱的引擎,在宇宙中散发辐射,将死星的混乱内脏推入它们无底的胃中。但归根结底,即使是最大的黑洞看起来也相对简单。

  与宇宙中的其他星球和岩石不同,关于一个安静、孤独的黑洞,你需要知道的一切都可以用三个要点来概括:质量、角动量和电荷——至少根据所谓的“无毛定理”。

  一旦一团发光的星尘坍缩成一个密度难以想象的点,原本复杂的元素混合物就消失在一个不可逆转的深渊中,有效地将每个黑洞变成了同一样东西。事实上,它们都可以用一个简短而简单的方程式来描述,这个方程式被称为Kerr解。

  “毛发”指的是关于形成黑洞的物质或被吸入黑洞的所有其他信息,根据我们的理解,它们应该都沿着一个单向街流过黑洞的事件视界,不留下任何连接黑洞内部与外部宇宙的“毛发”。但也许我们有点草率。来自英国南安普敦大学、剑桥大学和西班牙巴塞罗那大学宇宙科学研究所的研究人员发现了一些情况下黑洞可能变得有点“毛发”。

  “无毛定理”依赖于关于黑洞在空间中的孤立性的一些基本假设,并且根据从它们的碰撞中溢出的引力波的观测,它似乎是正确的。但这篇新论文描述了一些可能违反这种独特性的情况。

  黑洞的“秃头”特征在某种程度上是其对其周围环境的支配的结果。

  这里的关键假设是黑洞周围的空间是“空的”,没有能量影响黑洞或被吸入黑洞的物质。

  即使存在周围的恒星或其他黑洞等物体,系统在几千年的时间里会旋转并失去平衡,然后进入相同的、简单的时空中的一个凹陷。

  然而,研究人员提出,如果二进制黑洞系统的每个成员吞噬足够数量的特定电荷的物质,理论上它们将变得足够带电,足以排斥它们的伴星。

  正如研究团队在论文中写道,如果排斥力平衡了吸引力,它们可能会处于稳定的平衡状态,形成一个强大的黑洞,具有多个视界,而不违背广义相对论。

  从我们在地球上的观察点来看,这种吸引力和排斥力的完美结合会使这两个黑洞看起来像一个。就像鸡蛋盒中排列的相似鸡蛋可能隐藏着双黄蛋一样,我们目前研究的孤立黑洞可能具有稍微复杂的构成。

  根据这项最新分析,宇宙可能还有另一种形式的力,即宇宙常数。这种神秘的“推动力”使我们称之为暗能量的膨胀空间可能足以阻止某些特定质量的黑洞合并,就像那些适当带电的黑洞一样。

  虽然这听起来很简单,但在第一眼看来,平衡在流动时空中的轨道黑洞似乎是不可能的,至少根据当前的定理。

  然而,根据研究人员的说法,这些定理本身也有一些局限性。

黑洞可能没有我们想象的那么简单

  为了深入研究并真正测试这个概念的数学基础,研究团队的数学家们从对两个相同的、非旋转的、非带电质量的物体应用直观的、老派的物理学应用开始,然后利用爱因斯坦的理论解决这个问题,最后分析了这个假设对于这对物体的性质。

  他们发现,这种伙伴关系的热力学性质确实会使这两个轨道黑洞变得不稳定,这对于寻找这些特殊二进制系统的真实世界例子来说似乎是个坏消息。

  但是通过将方程推广到包括相互旋转的黑洞,他们展示了这样的奇特“毛发”黑洞可能会存在下去,伪装成一个孤独、乏味的老物体。

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