일란성 쌍둥이는 블랙홀에 아무것도 없습니다. 쌍둥이는 동일한 유전 적 청사진에서 성장할 수 있지만 기질에서 헤어 스타일에 이르기까지 수천 가지 방식으로 다를 수 있습니다. Albert Einstein의 중력 이론에 따르면 블랙홀은 질량, 스핀 및 전하의 세 가지 특성 만 가질 수 있습니다. 두 블랙홀에 대해이 값이 같으면 쌍둥이를 구별하는 것이 불가능합니다. 블랙홀에는 머리카락이 없다고 그들은 말합니다.

"고전적인 일반 상대성 이론에서는 정확히 동일 할 것입니다." 폴 체 슬러, 하버드 대학의 이론 물리학 자. "차이를 구분할 수 없습니다."

그러나 과학자들은“모발이없는 정리”가 엄격하게 사실인지 궁금해하기 시작했습니다. 2012 년에 수학자는 스테파노 스 아 레타 키스 -당시 캠브리지 대학교와 현재 토론토 대학교에서-블랙홀이 불안정 할 수 있습니다 이벤트 지평선에서. 이러한 불안정성은 블랙홀 지평선의 일부 영역에 다른 영역보다 더 강한 중력을 효과적으로 제공합니다. 그렇지 않으면 동일한 블랙홀을 만들 것입니다. 구별 할 수있는.

그러나 그의 방정식은 이것이 소위 극한 블랙홀 (질량, 스핀 또는 전하에 대해 가능한 최대 값을 가진 블랙홀)에 대해 가능하다는 것을 보여주었습니다. 그리고 우리가 아는 한, "이 블랙홀은 적어도 자연적으로 정확히 존재할 수 없습니다."라고 Chesler는 말했습니다.

하지만 당신이 거의 극단적 인 블랙홀을 가지고 있다면,이 극단적 인 가치에 접근했지만 그것들에 도달하지 못한 것은 어떨까요? 그러한 블랙홀은 적어도 이론적으로 존재할 수 있어야합니다. 머리카락이없는 정리를 위반할 수 있습니까?

A 지난달 말에 출판 된 논문 그럴 수 있음을 보여줍니다. 또한,이 머리카락은 중력파 관측소에서 감지 할 수 있습니다.

"Aretakis는 기본적으로 지평선에 남은 정보가 있다고 제안했습니다." 가우 라브 칸나, 매사추세츠 대학과로드 아일랜드 대학의 물리학 자이자 공동 저자 중 한 명. "우리 논문은이 머리카락을 측정 할 수있는 가능성을 열어줍니다."

특히 과학자들은 블랙홀의 형성 또는 블랙홀로 떨어지는 물질과 같은 이후의 교란의 잔재가 거의 극한의 블랙홀의 이벤트 지평선 또는 그 근처에서 중력 불안정성을 일으킬 수 있다고 제안합니다. "우리는 우리가 보게 될 중력 신호가 극한이 아닌 일반적인 블랙홀과는 상당히 다를 것이라고 기대할 수 있습니다."라고 Khanna는 말했습니다.

블랙홀에 머리카락이있어 과거에 대한 일부 정보를 보유하고 있다면 이는 유명인에게 영향을 미칠 수 있습니다. 블랙홀 정보 패러독스 고 물리학 자 스티븐 호킹 (Stephen Hawking)은 다음과 같이 말했습니다. 리아 메데이로스, 뉴저지 프린스턴에있는 고급 연구 연구소의 천체 물리학 자. 그 역설은 20 세기 물리학의 두 가지 큰 기둥 인 일반 상대성 이론과 양자 역학 간의 근본적인 갈등을 제거합니다. Medeiros는“[정보 역설의] 가정 중 하나를 위반하면 역설 자체를 해결할 수있을 것입니다. "가정 중 하나는 털이없는 정리입니다."

그 결과는 광범위 할 수 있습니다. "블랙홀 외부에있는 블랙홀의 실제 시공간이 우리가 기대하는 것과 다르다는 것을 증명할 수 있다면, 이것이 일반 상대성 이론에 정말 큰 영향을 미칠 것이라고 생각합니다."라고 공동 저술 한 Medeiros는 말했습니다. XNUMX 월 논문 블랙홀의 관측 된 기하학이 예측과 일치하는지 여부를 설명했습니다.

그러나이 최신 논문의 가장 흥미로운 측면은 블랙홀 관측을 기본 물리학과 병합하는 방법을 제공 할 수 있다는 것입니다. 블랙홀 (우주에서 가장 극단적 인 천체 물리학 실험실)의 머리카락을 감지하면 이전에는 불가능했던 방식으로 끈 이론과 양자 중력과 같은 아이디어를 탐색 할 수 있습니다.

Medeiros는“끈 이론과 양자 중력의 큰 문제 중 하나는 이러한 예측을 테스트하기가 정말 어렵다는 것입니다. “원격으로 테스트 할 수있는 것이 있다면 놀랍습니다.”

그러나 큰 장애물이 있습니다. 거의 극단적 인 블랙홀이 존재하는지는 확실하지 않습니다. (현재 최고의 시뮬레이션은 일반적으로 극한에서 30 % 떨어져있는 블랙홀을 생성한다고 Chesler는 말했습니다.) 그리고 그렇게하더라도 중력파 탐지기가 머리카락에서 이러한 불안정성을 감지 할 수있을만큼 민감할지는 확실하지 않습니다.

또한 머리카락은 매우 짧아서 몇 분의 XNUMX 초만 지속될 것으로 예상됩니다.

그러나 적어도 원칙적으로 논문 자체는 건전 해 보인다. Chesler는“커뮤니티의 아무도 의심하지 않는다고 생각합니다. “투기 적이 지 않습니다. 아인슈타인의 방정식이 너무 복잡해서 우리는 매년 새로운 속성을 발견하고 있습니다.”

다음 단계는 현재 작동중인 LIGO 및 Virgo 또는 유럽 우주국의 우주 기반 장치와 같은 미래의 기기 등 중력 감지기에서 어떤 종류의 신호를 찾아야하는지 확인하는 것입니다. LISA 기기.

"이제 그들의 작업을 기반으로이 중력 복사의 빈도를 계산하고이를 측정하고 식별 할 수있는 방법을 이해해야합니다." 헬비 위텍, Urbana-Champaign에있는 일리노이 대학의 천체 물리학 자. "다음 단계는이 매우 훌륭하고 중요한 이론적 연구에서 서명이 될 것으로가는 것입니다."

그렇게하고 싶은 이유가 많이 있습니다. 논문이 정확하다는 것을 증명할 수있는 가능성은 희박하지만, 그러한 발견은 아인슈타인의 일반 상대성 이론에 도전 할뿐만 아니라 거의 극한의 블랙홀의 존재를 증명할 것입니다.

Khanna는“자연이 그런 짐승이 존재하는 것을 허용 할 수 있는지 알고 싶습니다. "그것은 우리 분야에 매우 극적인 영향을 미칠 것입니다."

보정: ２０２４년 ２월 ２７일
이 기사의 원래 버전은 이론가들이 극한에서 30 % 이상 떨어져있는 블랙홀을 시뮬레이션 할 수 없음을 암시했습니다. 실제로 거의 극한의 블랙홀을 시뮬레이션 할 수 있지만 일반적인 시뮬레이션은 극한에서 30 % 정도 떨어져 있습니다.