Može li crna rupa odbaciti vlastitu ‘kosu’ i iza sebe ostaviti bizarnu zvijezdu?

Crne se rupe obično zamišljaju kao najtrajniji objekti u svemiru: sve što prijeđe horizont događaja više se ne vraća, a sama se crna rupa opisuje s nekoliko osnovnih svojstava, poput mase i vrtnje. Nova teorijska studija ipak opisuje neobičan scenarij u kojem bi se određena vrsta crne rupe mogla razdvojiti od strukture koja je okružuje i iza sebe ostaviti hipotetski objekt nazvan bozonova zvijezda.

Ključna riječ u ovom modelu je “kosa”. U fizici crnih rupa taj se izraz koristi za dodatna svojstva koja bi izlazila iz uobičajenog opisa mase i vrtnje. U razmatranom scenariju kosa nije stvarna dlaka, nego skalarno polje – nevidljivi oblik materije ili energije koji bi mogao prožimati prostor i stvarati gustu strukturu oko crne rupe.

Skalarno polje može se ponašati kao oblak čestica bez spina. Pod određenim uvjetima ono se može gravitacijski samo držati na okupu i činiti znatan dio mase cijelog sustava. Crna rupa i takav oblak tada tvore složenu ravnotežu. Istraživače je zanimalo što se događa kada se ta ravnoteža malo poremeti.

Tim sa Sveučilišta u Aveiru koristio je numeričke simulacije u kojima sustav nije morao ostati savršeno simetričan. Raniji su modeli često pretpostavljali da se sve događa jednako u svim smjerovima, što pojednostavljuje izračun, ali može sakriti nestabilnosti. Kada su istraživači dopustili da se sustav razvija različito u različitim smjerovima, pojavila su se dva moguća ishoda.

U prvom, koji su nazvali apsorpcijom, ravnoteža se raspada, a crna rupa proguta skalarno polje. Ostatak bi bio “ćelava” crna rupa bez opisane okolne strukture. Drugi ishod, nazvan fisijom, mnogo je neobičniji. Crna rupa se postupno pomiče iz središta skalarne konfiguracije, dok se sam oblak ne raspada, nego nastavlja postojati kao samostalna bozonova zvijezda.

Bozonova zvijezda još nije opažena i pripada skupini hipotetskih objekata. Za razliku od obične zvijezde, ne bi nastajala od plazme kakvu poznajemo, nego od gravitacijski povezane kvantne materije. U opisanom modelu sitan poremećaj djeluje poput kugle postavljene na vrh brijega: dok je savršeno centrirana, ravnoteža može opstati, ali je najmanji pomak gura prema odvajanju.

Autori naglašavaju da model nije izravan prikaz realnih astrofizičkih crnih rupa. Simulacija se oslanja na električni naboj, a očekuje se da stvarne crne rupe u svemiru imaju vrlo mali neto naboj. Ipak, mehanizam bi mogao upućivati na širi fenomen koji bi se u realističnijim modelima mogao pojaviti uz druge uvjete, primjerice uz vrtnju.

Ako bi takav proces postojao u prirodi, mogao bi ostaviti trag u gravitacijskim valovima. Nasilno narušavanje simetrije ne bi izgledalo kao uobičajeno spajanje dviju crnih rupa, pa bi njegov signal mogao imati posebne značajke. Za sada je to tek zanimljiv matematički trag. Studija ne pokazuje da crne rupe doista “iskaču” iz vlastite kose, nego kako simulacije mogu testirati mogućnosti koje se ne mogu lako provjeriti laboratorijskim pokusom.

U znanstvenom smislu riječ je o istraživanju stabilnosti, a ne o tvrdnji da je pronađen novi kozmički objekt. Simulacije služe za provjeru jednadžbi opće relativnosti i modela dodatnih polja. Ako se pokaže da se nestabilnost ponavlja u različitim uvjetima, mogla bi pomoći fizičarima da odvoje matematički dopuštene konfiguracije od onih koje bi se mogle formirati u svemiru.

Bozonova zvijezda zanimljiva je upravo zato što bi bila bez klasičnog horizonta događaja. U teoriji bi svjetlost mogla prolaziti kroz njezinu unutrašnjost, pa bi se njezin izgled i gibanje razlikovali od crne rupe. To ne znači da bi je bilo lako prepoznati teleskopom. Udaljeni objekt mogao bi izgledati vrlo slično crnoj rupi, zbog čega se istražuju precizniji signali, uključujući gravitacijske valove.

Autori sada žele ispitati mogu li se slični procesi pojaviti kada sustav nema električni naboj, ali ima vrtnju. To bi bio važan korak prema realističnijem modelu jer astrofizičke crne rupe često rotiraju, dok se njihov neto naboj smatra malim. Tek nakon takvih usporedbi moći će se procijeniti ima li opisani mehanizam šire fizičko značenje.