O gaură neagră s-ar putea împărți în două, dar numai dacă se rotește aproape de viteza maximă posibilă. Calculele fizicienilor arată că termodinamica nu interzice fenomenul, dar nimeni nu l-a observat, iar deocamdată el există doar pe hârtie.

Când două găuri negre se ciocnesc, ele se contopesc într-una mai mare, iar astfel de fuziuni au fost detectate prin undele gravitaționale pe care le produc. Întrebarea inversă, dacă dintr-o gaură neagră pot rezulta două, avea până acum un răspuns aproape sigur: nu. Un studiu teoretic publicat pe 22 octombrie în Physical Review D arată că ușa nu e închisă complet.

Autorii sunt Francesco Sannino, profesor la Universitatea din Napoli Federico II și la Quantum Field Theory Center al Universității Daneze de Sud, Giacomo Cacciapaglia, cercetător CNRS la Paris, și Manuel Del Piano și Vania Vellucci, de la centrul danez. Ei au căutat legile fizice care împiedică în mod normal divizarea și condițiile în care aceste legi ar putea fi ocolite.

Obstacolul se numește entropie

Entropia măsoară câte aranjamente microscopice diferite poate avea un sistem fără ca aspectul lui din exterior să se schimbe. La o gaură neagră care nu se rotește, ea crește cu pătratul masei. Dacă o asemenea gaură s-ar împărți în două mai mici, cu aceeași masă totală, entropia totală ar scădea, iar termodinamica nu permite așa ceva.

Rotația schimbă calculul. O gaură neagră care se rotește are o entropie mai mică decât una fără rotație, cu aceeași masă. Dacă rotația inițială se transformă în mișcarea pe orbită a celor două fragmente, entropia lor însumată se poate apropia de cea a găurii negre de plecare, iar obstacolul termodinamic dispare.

Fragmentele trebuie să și plece

Entropia singură nu ajunge. Cele două găuri negre trebuie să aibă energie și moment cinetic suficiente ca să se îndepărteze una de alta, în loc să cadă imediat înapoi. Potrivit lui Sannino, când se ține cont de această cerință, portița se strânge aproape complet și rămâne deschisă, eventual, doar pentru găurile negre care se rotesc aproape de limita maximă posibilă.

Versiunea studiului de pe arXiv, ultima, din 26 septembrie, care poate diferi de cea publicată, merge mai departe. La o gaură neagră rotitoare obișnuită, fragmentele ar fi reabsorbite, într-un timp invers proporțional cu masa lor. Doar fragmentele mai ușoare decât masa Planck, de circa 22 de micrograme, s-ar putea evapora înainte de reabsorbție.

„Pantaloni” în spațiu-timp

Dacă urmărești în timp orizontul unei găuri negre, adică granița dincolo de care nici lumina nu mai scapă, divizarea ar da o formă de pantaloni. Partea de sus reprezintă gaura neagră inițială, iar în fiecare crac se află una dintre cele două rezultate. Autorii o numesc topologie de tip „pair-of-pants”, adică de pantaloni.

Cât de probabil e un asemenea eveniment, nimeni nu poate spune încă. „Nu putem încă da o singură probabilitate”, a declarat Sannino, pentru că ea depinde de felul în care se comportă gravitația dincolo de teoria lui Einstein, iar echipa lucrează la această întrebare. Cercetătorii se așteaptă ca găurile negre primordiale mici, formate la începuturile Universului, să se împartă mai ușor decât cele uriașe. Lucrarea explorează și scenarii cu dimensiuni suplimentare și cu formule modificate ale entropiei, în care divizarea ar fi avantajoasă pentru găurile negre mici.

Căutarea ar putea fi indirectă. Sannino spune că telescoapele de raze gamma, precum Fermi-LAT, ar putea detecta semnale de la fragmente minuscule care s-ar forma în timpul fuziunilor. Până acum, niciun astfel de eveniment nu a fost observat.

Deocamdată, împărțirea unei găuri negre în două rămâne o posibilitate matematică. Ea cere o rotație aproape de limita maximă, nu a fost observată nicăieri și ar putea apărea mai ales la găuri negre mici, primordiale.

---

Sursă: Giacomo Cacciapaglia (CNRS, Laboratoire de Physique Théorique et Hautes Énergies, Paris), Manuel Del Piano (Quantum Field Theory Center, Universitatea Daneză de Sud), Francesco Sannino (Universitatea din Napoli Federico II; Quantum Field Theory Center, Universitatea Daneză de Sud), Vania Vellucci (Quantum Field Theory Center, Universitatea Daneză de Sud), „When Black Holes Admit Pair-of-pants Topologies”, Physical Review D, 22 octombrie 2026, DOI: 10.1103/cx69-t466. Preprint: arXiv:2606.24642. Comunicat: Universitatea Daneză de Sud