黑洞可以吐出自己的头发，留下一颗玻色子星

如果宇宙中有什么东西是永恒的，那就是黑洞——至少它们的物理学是这么认为的。

这些非常致密的物体具有连续的引力场。物质包含在内。它很少出来。它们像点一样撞击宇宙，不断增加，未来没有任何东西可以扰乱它们的必然性。

但这并不意味着黑洞是无懈可击的。理论物理学家刚刚发现了一种黑洞衰变的方法，这种方法比物体本身更令人惊奇。

葡萄牙阿威罗大学的何塞·费雷拉、卡洛斯·赫代罗、尤金·拉杜和米格尔·齐豪表示，黑洞有可能将自己从头发中拉出来，留下一颗完全活跃的玻色子星。

研究人员告诉 ScienceAlert：“也许最有趣的结果是我们发现了超大质量黑洞衰变的新方式。”

“在一种我们称之为‘裂变’的场景中，黑洞及其周围的标量结构都不会崩溃。相反，复合物体分裂成两个独立的、可行的物体：一个无毛黑洞和一块自引力标量物质：一颗星玻色子。”

嗯，这里发生了很多事情。

让我们从黑洞开始。尽管它们是物理学中最极端的物体之一，但在标准广义相对论的条件下，黑洞实际上非常简单——一旦它们就位并发挥作用，只需要几个参数来描述它们的行为——例如，自旋和质量。

但这并不意味着这些参数都有。实际上，我们不知道黑洞空间中可能隐藏着哪些其他参数 – 但数学允许物理学家探索一些真正令人惊奇的可能性。

这些附加特征被称为“毛发”，并且这种毛发的一种类型可以采用标量场的形式。

物理学家有充分的理由创造这种奇怪的配置。黑洞提供了宇宙中一些最密集的实验室，可能使研究人员能够探测通过其他方式难以探测到的物质和场的形式。

如果黑洞可以支撑某种奇异的“毛发”，那么研究它可以揭示更多超出我们目前所知的粒子或场。

标量场可以被认为是覆盖空间的不可见介质。从粒子的角度来说，它也可以被描述为没有自旋的粒子的集合。

在某些模型中，这个场可能会合并成类似黑洞周围云的东西——尽管不一定是云。它可以构成整个系统的很大一部分质量，并产生自己强大的引力场。

研究人员表示：“通常人们会认为这种物质会落入黑洞。但在这些解决方案中，存在一种特殊的共振机制，可以使标量场和黑洞视界保持平衡。”

“一个重要的悬而未决的问题是，在考虑到一般进化之后，这种平衡是否实际上是稳定的。我们的模型表明，我们研究的配置情况并非如此。”

早期的模拟表明这些超大质量黑洞可能是稳定的 – 但这些模拟引入了球对称性。

尽管黑洞存在于三维空间中，但在一个方向上发生的任何事情都需要在所有其他方向上发生。这极大地简化了计算，但又防止系统变得过于复杂。

后来的工作允许非球形动力学，揭示了同一模型中的不稳定性。费雷拉和他的同事想弄清楚这种不稳定性是模型特有的不稳定性还是这些超大质量黑洞的更广泛特征，以及随着不稳定性的增加最终会发生什么。

他们使用数值模拟来跟踪超大质量黑洞随时间变化的几种不同配置，使系统能够在不同方向上进行不同的演化。

但还有另一块拼图。在适当的条件下，黑洞周围的标量场可以通过自身的引力将自身保持在一起，形成一个假设的、水平的、透明的物体，称为星玻色子。

因此，您可以将系统视为两个相互连接但能够独立存在的组件。

他们的结果分为两种可能的结果。

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研究人员所说的“吸收”的第一件事可能就是你所期望的。这种不稳定性会导致头发中维持黑洞的微妙平衡被破坏。黑洞吞噬了周围的标量场，留下一个光秃秃的或“无毛”的黑洞。

第二种情况，研究人员称之为“裂变”，事情变得非常奇怪。

研究人员解释说：“黑洞和标量构型是通过引力和电磁斥力之间的竞争结合在一起的。在裂变状态下，对称构型（黑洞正好位于玻色子星的中心）是一种不稳定的平衡。”

“一个有用的谴责是一个平衡在山顶上的球。如果它放置在正确的位置，它可以停留在那里，但稍微推动一下它就会移动。”

这就是他们观察到的。一个微小的扰动就足以使黑洞偏离中心。它没有恢复平衡，而是逐渐偏离——最终像粉刺一样冲出标量场。

场保持在一起并作为玻色子星继续存在，而现在没有毛的黑洞仍在继续前进。

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毛状黑洞的命运似乎至少部分取决于其标量毛的密度。紧凑的结构更容易被吸收，而松散的结构更容易破碎。

这种趋势发生在两个不同的标量势下。

这并不意味着黑洞现在正在从世界各地的玻色子星中喷射出来。一方面，玻色子星仍然处于“假设”状态。

另一方面，研究人员警告说，这种特殊的设置主要是一个玩具模型，而不是天体物理黑洞的现实模型。

他们告诉 ScienceAlert：“该机制依赖于简单的电荷，而天体物理黑洞的电荷非常少。”

“因此，我们并不声称这里模拟的特定物体很可能是天体物理物体。相反，我们发现的机制可能指向更广泛的现象，这种现象可能在真实模型中更频繁地发生。”

研究人员想要研究的一种可能性是，旋转是否可能在其他增压黑洞模型中发挥类似的作用。

如果这种不稳定性有一个天体物理学上合理的版本，它也可能不是完全看不见的。

“这种极端的对称性破缺过程应该会产生一种特征引力波信号。在裂变的情况下，其动力学与两个黑洞合并等熟悉的过程非常不同，因此波形预计具有独特的特征。”

“准确检测这些波形并实际检测它们并将其与其他来源区分开来将需要更专业的研究。我们认为这是未来工作的一个令人兴奋的领域。”

该研究发表于 体格检查D。