Zahvaljujući njihovoj sklonosti usisavanju svega oko sebe - čak i svjetlosti - crne rupe ne otkrivaju tragove o njihovom podrijetlu ili povijesti. Ova frustrirajuća činjenica navela je znanstvenike u šezdesetima da izjavljuju kako crne rupe "nemaju dlake". Time su istraživači mislili da crne rupe imaju vrlo malo karakteristika koje bi mogle odvojiti jednu od druge.
E sad, novi izračuni sugeriraju da nekim crnim rupama može rasti dlaka, ali ne mogu je dugo zadržati. Prema novom djelu, crne rupe koje se vrte pri gotovo (ali ne sasvim) maksimalnoj mogućoj rotaciji pokazuju neka jedinstvena svojstva. Ali ta svojstva ne postoje dugo prije nego što crna rupa postane "ćelava" i postane nerazlučiva od drugih takve vrste.
"Ovo je zanimljivo otkriće, jer je prolazno ponašanje", rekao je autor studije Lior Burko, fizičar iz Theiss Research u Kaliforniji.
Metafora kose s crnom rupom izrastala je iz matematike koju su radili fizičari Jacob Bekenstein i John Wheeler u 1960-im i ranim 1970-ima. Istraživači su tvrdili da se prema Einsteinovoj općoj teoriji relativnosti crne rupe mogu opisati pomoću samo tri opažajuća parametra: njihove mase, momenta ugla i njihovog električnog naboja. Sve ostalo, sve ostale informacije, zarobljene su unutar gravitacijskog povlačenja crne rupe i stoga ih je nemoguće promatrati. S obzirom na dvije crne rupe koje se podudaraju sa sve tri vrijednosti, funkcionalno bi bilo nemoguće razlikovati jednu od druge.
Od tada su teoretičari u lovu na nešto što može razlikovati crne rupe jedna od druge. Ako bi znanstvenici mogli nešto otkriti, to bi moglo otvoriti nova otkrića o podrijetlu pojedinih crnih rupa. Na primjer, dok se smatra da su mnoge crne rupe ostaci srušenih zvijezda, neke su se mogle formirati odmah nakon Velikog praska, spajajući se iz nenormalno gustih područja u najranijoj univerzalnoj tkanini. Jedna od tih iskonskih crnih rupa ne bi se razlikovala od zvjezdane crne rupe ako bi dvije imale istu masu, kutni zamah i električni naboj.
Godine 2018. skupina istraživača predvođena fizičarom Dejanom Gajićem na Sveučilištu u Cambridgeu otkrila je da ekstremne crne rupe, one s najvećim mogućim električnim nabojem, imaju jedinstvena svojstva koja mogu razlikovati objekte jedan od drugog. Ova svojstva uključivala su mjerljive promjene u horizont događaja crne rupe (točka u kojoj gravitacijska sila je tako jaka da svjetlost ne može pobjeći) i njezin Cauchy horizont (točka u kojoj se uzročni odnos između prošlosti i budućnosti raspada zbog vremenski savijajući efekti jakog gravitacijskog polja).
Burko i njegovi kolege počeli su se zanimati mogu li jedinstvena svojstva držati crne rupe koje su gotovo ekstremne, ali ne sasvim. Istraživači su proveli matematiku za dvije vrste crnih rupa. Prva je gotovo ekstremna Reissner-Nordströmova crna rupa, vrsta crne rupe koja ima gotovo najveći mogući električni naboj, ali se ne okreće. Druga, gotovo ekstremna Kerrova crna rupa, vrsta je crne rupe koja se rotira pri gotovo maksimalnom okretaju, ali nema električni naboj.
U obje ove skoro ekstremne crne rupe, istraživači su pronašli dokaze o "dlaci" - i to jedno vrijeme. Jedinstvena svojstva skoro ekstremnih crnih rupa mjerljiva su kada se prvi put formira simulirana crna rupa, istraživači su izvijestili 15. studenog u časopisu Physical Review Research, ali vremenom opadaju u kvadratičnoj funkciji. To znači da se vrijednosti u početku brzo smanjuju, a zatim nastavljaju smanjivati sporije kako vrijeme prolazi. (Istraživački tim nije izračunao koliko će se to brzo dogoditi u stvarnom vremenu, a to bi se razlikovalo ovisno o masi, vrtnji i naboju određene crne rupe.)
"Kratko se vrijeme ponaša kao da ima kosu poput maksimalno okretne crne rupe", rekao je Burko za Live Science. "Ali nakon nekog vremena počinje gubiti ovu kosu tako da s vremenom opet postane ćelava."
Iako su sve ove kalkulacije trenutno teoretske, postoji nada u opažanja u stvarnom svijetu koja bi se podudarala s nalazima ili su u suprotnosti s njima. Eksperiment Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) sada aktivno mjeri gravitacijske valove, koji su valovi u prostor-vremenu stvoreni masivnim objektima poput neutronskih zvijezda i crnih rupa. LIGO koristi dva zemaljska opservatorija za mjerenje gravitacijskih valova. A ova bi mjerenja mogla pružiti pogled na dlakave crne rupe.
Budući projekt, Laserska interferometrska svemirska antena (LISA), lansirat će tri svemirske letjelice za otkrivanje gravitacijskih valova iz svemira. Projekt je osmišljen za otkrivanje gravitacijskih valova iz supermasivnih crnih rupa. Ne govori se koliko će dugo morati proći ti eksperimenti da bi uhvatili gotovo ekstremnu crnu rupu na djelu, rekao je Burko, ali ako se pojavi, na gravitacijskim valovima možda će biti dlaka.
