U astrofizici, kako piše Live Science, postoji izreka da “crne rupe nemaju dlake”. To znači da su crne rupe u općoj teoriji relativnosti iznimno jednostavni objekti. Sve što trebate da biste opisali crnu rupu je njena masa, električni naboj i brzina vrtnje. Sa samo ta tri broja, imate sve što ste mogli znati o crnim rupama. Drugim riječima, ćelave su – nemaju dodatnih informacija. Ovaj aspekt crnih rupa iznimno je frustrirajući za astrofizičare, koji očajnički žele razumjeti kako ti kozmički divovi funkcioniraju. No budući da crne rupe nemaju “dlaku”, ne postoji način da saznamo više o njima i o tome što ih čini aktivnima. Nažalost, crne rupe ostaju neki od najzagonetnijih i najmisterioznijih objekata u svemiru.
Ali ovaj koncept crnih rupa “bez kose” oslanja se na naše trenutno razumijevanje opće relativnosti, kako ju je izvorno formulirao Albert Einstein. Ova slika relativnosti usredotočuje se na zakrivljenost prostor-vremena. Svaki entitet s masom ili energijom savijat će prostor-vrijeme oko sebe, a to savijanje upućuje te entitete kako da se kreću.
Novi aspekt
Međutim, to nije jedini način da se izgradi teorija relativnosti. Postoji potpuno drugačiji pristup koji se umjesto toga usredotočuje na “zakrivljenost”, a ne na zakrivljenost prostor-vremena. Dakle, bilo koji entitet s masom ili energijom okreće prostor-vrijeme oko sebe, a to uvijanje daje upute drugim objektima kako da se kreću. Dva pristupa, jedan koji se temelji na zakrivljenosti, a drugi koji se temelji na uvijenosti, matematički su ekvivalentni.
Ali budući da je Einstein prvi razvio jezik zasnovan na zakrivljenosti, on se mnogo više koristi. Pristup zakrivljenosti, poznat kao “teleparalelna” gravitacija zbog svoje matematičke upotrebe paralelnih linija, nudi puno prostora za intrigantne teorijske uvide koji nisu očiti u pristupu zakrivljenosti.
Kao primjer, tim teoretskih fizičara nedavno je istraživao kako bi teleparalelna gravitacija mogla pristupiti problemu dlakavosti crne rupe. Detaljno su opisali svoj rad u radu objavljenom u bazi podataka za pretisak arXiv u srpnju. Tim je ispitao potencijalna proširenja opće teorije relativnosti koristeći ono što se naziva skalarnim poljem — kvantnim objektom koji nastanjuje cijeli prostor i vrijeme. Poznati primjer skalarnog polja je Higgsov bozon, koji je odgovoran za davanje mase mnogim česticama.
Dodavanje skalarnih polja
Možda postoje dodatna skalarna polja koja nastanjuju svemir i suptilno mijenjaju način rada gravitacije, a fizičari su dugo koristili ta skalarna polja u pokušajima da objasne prirodu kozmičkih misterija kao što su tamna materija i tamna energija. U općoj teoriji relativnosti koja se temelji na regularnoj zakrivljenosti, postoji toliko mnogo načina za dodavanje skalarnih polja. Ali u teleparalelnoj gravitaciji postoji mnogo više opcija. Ovaj istraživački tim otkrio je način dodavanja skalarnih polja općoj teoriji relativnosti pomoću teleparalelnog okvira. Zatim su upotrijebili taj pristup kako bi istražili mogu li se ta skalarna polja, koja bi inače bila nevidljiva, pojaviti u blizini crnih rupa.
Krajnji rezultat: skalarna polja dodana općoj teoriji relativnosti, kada su istražena kroz teleparalelnu leću, dala su crnim rupama nešto dlake. “Kosa” u ovom slučaju je prisutnost jakog skalarnog polja u blizini horizonta događaja crne rupe. Ono što je ključno, ovo skalarno polje nosi informacije o crnoj rupi unutar njega, što bi znanstvenicima omogućilo da razumiju više o crnim rupama bez potrebe da urone u njih. Sada kada su istraživači identificirali kako crnim rupama dati nešto dlake, sljedeći korak trebaju raditi na promatračkim posljedicama ovih rezultata. Na primjer, buduća promatranja gravitacijskih valova mogla bi otkriti suptilne potpise ovih skalarnih polja u sudarima crnih rupa.