Темная энергия может позволить черным дырам жить в «идеальной паре» двойных систем

Двойные черные дыры могут быть более стабильными, чем считали ученые ранее, поскольку действие темной энергии ускоряет расширение Вселенной и помогает черным дырам в этих двойных системах сохранять безопасное расстояние. Черные дыры — это области пространства вокруг бесконечно плотной «сингулярности», возникшей в результате коллапса массивной звезды.

Черные дыры, массы которых во много раз превышают массу Солнца, втиснутые на территорию размером всего в 10 миль (16 километров), обладают настолько сильным гравитационным притяжением, что даже свет не может покинуть границу вокруг них, называемую горизонтом событий.

А поскольку массивные звезды обычно встречаются в виде двойных пар, вращающихся вокруг друг друга, черные дыры тоже часто образуют двойные партнерства. Когда эти черные дыры движутся, они создают гравитационные волны  —  рябь в ткани пространства-времени  —  и эти волны уносят угловой момент от системы.

Это заставляет черные дыры сближаться по спирали, и в конечном итоге гравитация берет верх, заставляя черные дыры сталкиваться, сливаться и образовывать одну, более массивную черную дыру. До сих пор ученые думали, что этот процесс неизбежен, то есть бинарные черные дыры в конечном итоге обречены стать отдельными одиночными объектами.

Это тот случай, когда Вселенная статична. Однако с начала 1900-х годов и открытия Эдвином Хабблом того, что галактики быстро удаляются друг от друга, ученые знали, что Вселенная расширяется. Кроме того, в конце 20-го века астрономы обнаружили, что это расширение на самом деле ускоряется, а причину ускорения назвали «темной энергией».

Темная энергия составляет до 68% энергии и материи космоса, хотя ученые до сих пор не знают, что именно это такое. «Стандартная модель космологии предполагает, что Вселенная возникла в результате Большого взрыва и что примерно 9,8 миллиардов лет назад над ней стала доминировать таинственная сила, получившая название «темная энергия», которая ускоряет Вселенную с постоянной скоростью», — говорит Университет.

Об этом говорится в заявлении профессора Саутгемптона Оскара Диаса, ведущего автора нового исследования.

Две компании для черных дыр?

Действие темной энергии означает, что черные дыры находятся в постоянно расширяющейся ткани пространства-времени, что заставляет команду задаться вопросом, может ли это расширение помочь парам черных дыр оставаться разделенными.

Они решили эту проблему с помощью некоторых сложных математических моделей и обнаружили, что две невращающиеся черные дыры действительно могут существовать в равновесии, при этом гравитационному притяжению между ними противодействует расширение.

«На расстоянии пара черных дыр, чье притяжение компенсируется космическим расширением, будет выглядеть как одна черная дыра», — добавил Диас. «Возможно, будет трудно определить, одна ли это черная дыра или пара». С другой стороны, гравитационное притяжение между двойными черными дырами не позволит расширению Вселенной раздвинуть черные дыры слишком далеко друг от друга.

Исследователи полагают, что их решение можно расширить, включив в него вращающиеся черные дыры, официально известные как «черные дыры Керра», и еще более экзотические системы черных дыр с более чем двумя такими объектами.

«Наша теория доказана для пары статических черных дыр, но мы считаем, что ее можно применить и к вращающимся», — сказал в том же заявлении соавтор исследования Хорхе Сантос, научный сотрудник Кембриджского университета в Англии.

«Кроме того, кажется правдоподобным, что наше решение может быть справедливым для трех или даже четырех черных дыр, открывая целый ряд возможностей».