Díky jejich tendenci nasávat všechno kolem sebe - dokonce i lehké - černé díry nesdělují stopy o jejich původu nebo historii. Tento frustrující fakt vedl vědce v 60. letech k prohlášení, že černé díry „nemají vlasy.“ To znamená, že vědci znamenali, že černé díry měly velmi málo rozlišovacích charakteristik, aby se od sebe oddělily.
Nyní nové výpočty naznačují, že některé černé díry mohou pěstovat vlasy, ale nemohou je udržet dlouho. Podle nové práce černé díry, které se točí při téměř (ale ne zcela) maximální možné rotaci, vykazují některé jedinečné vlastnosti. Tyto vlastnosti však netrvají dlouho před tím, než černá díra přejde do „plešatosti“ a stane se nerozeznatelnou od ostatních svého druhu.
„Je to zajímavý nález, protože se jedná o přechodné chování,“ řekl autor studie Lior Burko, fyzik z Theiss Research v Kalifornii.
Metafora pro vlasy černé díry vyrostla z matematiky provedené fyziky Jacobem Bekensteinem a Johnem Wheelerem v 60. a začátkem 70. let. Vědci argumentovali, že podle Einsteinovy obecné teorie relativity mohou být černé díry popsány pouze třemi pozorovatelnými parametry: jejich hmotností, jejich momentem hybnosti a jejich elektrickým nábojem. Všechno ostatní, všechny ostatní informace, jsou uvězněny v gravitačním tahu černé díry, a je tedy nemožné je pozorovat. Vzhledem ke dvěma černým otvorům, které odpovídají všem třem hodnotám, by bylo funkčně nemožné odlišit jednu od druhé.
Od té doby teoretici hledají něco, co dokáže odlišit černé díry od sebe. Pokud by vědci něco našli, mohlo by to přinést nová odhalení o původu konkrétních černých děr. Například, zatímco mnoho černých děr je myšlenka být pozůstatky zhroucených hvězd, někteří možná vytvořili se hned po velkém třesku, koalescing ven z abnormálně hustých oblastí v nejčasnější univerzální tkanině. Jedna z těchto pravěkých černých děr by byla nerozeznatelná od hvězdné černé díry, pokud by obě měly stejnou hmotnost, úhlovou hybnost a elektrický náboj.
V roce 2018 skupina vědců vedená fyzikem Dejanem Gajicem na University of Cambridge zjistila, že extrémní černé díry, ty s maximálním možným elektrickým nábojem, mají jedinečné vlastnosti, které mohou odlišovat objekty od sebe navzájem. Tyto vlastnosti zahrnovaly měřitelné změny horizontu černé díry (bod, ve kterém je gravitační síla tak silná, že světlo nemůže uniknout) a její Cauchyho horizont (bod, ve kterém se příčinný vztah mezi minulostí a budoucností rozpadá kvůli časové ohybové účinky silného gravitačního pole).
Burko a jeho kolegové se zajímali o to, zda se v černých dírách, které jsou téměř extrémní, ale ne zcela, mohou držet jedinečné vlastnosti. Vědci udělali matematiku pro dva druhy černých děr. První je téměř extrémní černá díra Reissner-Nordström, typ černé díry, která má téměř maximální možný elektrický náboj, ale neotáčí se. Druhá, téměř extrémní Kerrova černá díra, je typ černé díry, která se otáčí téměř při maximálním roztočení, ale nemá elektrický náboj.
V obou těchto téměř extrémních černých dírách našli vědci po určitou dobu důkazy „vlasů“. Unikátní vlastnosti téměř extrémních černých děr jsou měřitelné, když se poprvé vytvoří simulovaná černá díra, vědci informovali 15. listopadu v časopise Physical Review Research, ale postupem času klesají v kvadratické funkci času. To znamená, že hodnoty se nejprve rychle zmenšují a poté se s postupem času dále zmenšují. (Výzkumný tým nepočítal, jak rychle by k tomu došlo v reálném čase, což by se lišilo v závislosti na hmotnosti, rotaci a náboji dané černé díry.)
„Chvíli se chová, jako by měla vlasy, jako by to vypadalo, jak by se točila černá díra,“ řekl Burko Live Science. "Ale po nějaké době to začne ztrácet vlasy, takže se nakonec znovu stane plešatý."
I když jsou všechny tyto výpočty v současné době teoretické, existuje naděje na pozorování v reálném světě, která by nálezy odpovídala nebo byla v rozporu s výsledky. Experiment laserové interferometrové gravitační vlny (LIGO) nyní aktivně měří gravitační vlny, což jsou vlnky v časoprostoru vytvořené masivními objekty, jako jsou neutronové hvězdy a černé díry. LIGO používá dvě pozemní observatoře k měření gravitačních vln. A tato měření mohla poskytnout pohled na chlupaté černé díry.
Připravovaný projekt, laserová interferometrická kosmická anténa (LISA), zahájí tři kosmické sondy k detekci gravitačních vln z vesmíru. Tento projekt je určen k detekci gravitačních vln z superhmotných černých děr. Není možné říci, jak dlouho budou tyto experimenty muset běžet, aby zachytily téměř extrémní černou díru v akci, řekl Burko, ale pokud se někdo objeví, jeho gravitační vlny mohou mít vlasy.
