Η θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν λέει ότι οι μαύρες τρύπες είναι «φαλακρές», αλλά μια νέα προσαρμογή στην έρευνά του μπορεί να δώσει στα μυστηριώδη αντικείμενα την πολυπόθητη «τρίχα» τους.
Στην αστροφυσική, υπάρχει ένα ρητό ότι «οι μαύρες τρύπες δεν έχουν τρίχες». Αυτό σημαίνει ότι, στη θεωρία της γενικής σχετικότητας, οι μαύρες τρύπες είναι εξαιρετικά απλοϊκά αντικείμενα. Το μόνο που χρειάζεστε για να περιγράψετε μια μαύρη τρύπα είναι η μάζα της, το ηλεκτρικό της φορτίο και ο ρυθμός περιστροφής της. Μόνο με αυτούς τους τρεις αριθμούς, έχετε όλα όσα θα μπορούσατε να ξέρετε για τις μαύρες τρύπες. Με άλλα λόγια, είναι φαλακρός — δεν έχουν επιπλέον πληροφορίες.
Αυτή η πτυχή των μαύρων τρυπών είναι εξαιρετικά απογοητευτική για τους αστροφυσικούς, που θέλουν απεγνωσμένα να καταλάβουν πώς λειτουργούν αυτά τα κοσμικά μεγαθήρια. Επειδή, όμως, οι μαύρες τρύπες δεν έχουν «τρίχες», δεν υπάρχει τρόπος να μάθετε περισσότερα για αυτές και για το τι τις κάνει να κολλάνε. Δυστυχώς, οι μαύρες τρύπες παραμένουν μερικά από τα πιο αινιγματικά και μυστηριώδη αντικείμενα στο σύμπαν.
Αλλά αυτή η έννοια των μαύρων τρυπών “χωρίς τρίχες” βασίζεται στην τρέχουσα κατανόησή μας για τη γενική σχετικότητα, όπως διατυπώθηκε αρχικά από τον Άλμπερτ Αϊνστάιν. Αυτή η εικόνα της σχετικότητας εστιάζει στην καμπυλότητα του χωροχρόνου. Οποιαδήποτε οντότητα με μάζα ή ενέργεια θα κάμψει τον χωροχρόνο γύρω της και αυτή η κάμψη καθοδηγεί αυτές τις οντότητες πώς να κινηθούν.
Ωστόσο, αυτός δεν είναι ο μόνος τρόπος να κατασκευαστεί μια θεωρία της σχετικότητας. Υπάρχει μια εντελώς διαφορετική προσέγγιση που αντ’ αυτού εστιάζει στη «συστροφή», αντί στην καμπυλότητα, του χωροχρόνου. Σε αυτήν την εικόνα, οποιαδήποτε οντότητα με μάζα ή ενέργεια συστρέφει τον χωροχρόνο γύρω της και αυτή η συστροφή καθοδηγεί άλλα αντικείμενα πώς να κινηθούν.
Οι δύο προσεγγίσεις, η μία βασίζεται στην καμπυλότητα και η άλλη με βάση τη συστροφή, είναι μαθηματικά ισοδύναμες. Αλλά επειδή ο Αϊνστάιν ανέπτυξε πρώτα τη γλώσσα που βασίζεται στην καμπυλότητα, χρησιμοποιείται πολύ πιο ευρέως. Η προσέγγιση της συστροφής, γνωστή ως “τηλεπαράλληλη” βαρύτητα για τη μαθηματική χρήση των παράλληλων γραμμών, προσφέρει πολύ χώρο για ενδιαφέρουσες θεωρητικές ιδέες που δεν είναι προφανείς στην προσέγγιση της καμπυλότητας.
Για παράδειγμα, μια ομάδα θεωρητικών φυσικών διερεύνησε πρόσφατα πώς η τηλεπαράλληλη βαρύτητα θα μπορούσε να προσεγγίσει το πρόβλημα της τριχόπτωσης της μαύρης τρύπας. Αναλυτικά το έργο τους σε ένα έγγραφο που δημοσιεύτηκε στη βάση δεδομένων προεκτύπωσης arXiv τον Ιούλιο. (Η έρευνα δεν έχει ακόμη αξιολογηθεί από ομοτίμους).
Η ομάδα εξέτασε πιθανές επεκτάσεις της γενικής σχετικότητας χρησιμοποιώντας αυτό που ονομάζεται βαθμωτό πεδίο – ένα κβαντικό αντικείμενο που κατοικεί σε όλο τον χώρο και τον χρόνο. Ένα διάσημο παράδειγμα βαθμωτού πεδίου είναι το μποζόνιο Χιγκς, το οποίο είναι υπεύθυνο για να δώσει σε πολλά σωματίδια τη μάζα τους. Μπορεί να υπάρχουν πρόσθετα βαθμωτά πεδία που κατοικούν στο σύμπαν και αλλάζουν διακριτικά τον τρόπο λειτουργίας της βαρύτητας, και οι φυσικοί έχουν από καιρό χρησιμοποιήσει αυτά τα βαθμωτά πεδία σε προσπάθειες να εξηγήσουν τη φύση των κοσμικών μυστηρίων όπως η σκοτεινή ύλη και η σκοτεινή ενέργεια.
Στην κανονική βασισμένη στην καμπυλότητα γενική σχετικότητα, υπάρχουν μόνο τόσοι πολλοί τρόποι για την προσθήκη βαθμωτών πεδίων. Αλλά στην τηλεπαράλληλη βαρύτητα, υπάρχουν πολλές περισσότερες επιλογές. Αυτή η ερευνητική ομάδα ανακάλυψε έναν τρόπο προσθήκης βαθμωτών πεδίων στη γενική σχετικότητα χρησιμοποιώντας το τηλεπαράλληλο πλαίσιο. Στη συνέχεια, χρησιμοποίησαν αυτή την προσέγγιση για να διερευνήσουν εάν αυτά τα βαθμωτά πεδία, τα οποία διαφορετικά θα ήταν αόρατα, θα μπορούσαν να εμφανιστούν κοντά σε μαύρες τρύπες.
Το τελικό αποτέλεσμα: Τα βαθμωτά πεδία που προστέθηκαν στη γενική σχετικότητα, όταν εξερευνήθηκαν μέσω του τηλεπαράλληλου φακού, έδωσαν στις μαύρες τρύπες λίγη τρίχα.
Η «τρίχα» σε αυτή την περίπτωση είναι η παρουσία ενός ισχυρού βαθμωτού πεδίου κοντά στον ορίζοντα γεγονότων μιας μαύρης τρύπας. Το σημαντικότερο είναι ότι αυτό το βαθμωτό πεδίο μεταφέρει πληροφορίες για τη μαύρη τρύπα μέσα σε αυτό, κάτι που θα επέτρεπε στους επιστήμονες να καταλάβουν περισσότερα για τις μαύρες τρύπες χωρίς να χρειάζεται να βυθιστούν μέσα τους.
Τώρα που οι ερευνητές έχουν εντοπίσει πώς να δώσουν στις μαύρες τρύπες λίγη τρίχα, στη συνέχεια θα πρέπει να εργαστούν για τις παρατηρητικές συνέπειες αυτών των αποτελεσμάτων. Για παράδειγμα, μελλοντικές παρατηρήσεις βαρυτικών κυμάτων μπορεί να αποκαλύψουν ανεπαίσθητες υπογραφές αυτών των βαθμωτών πεδίων στις συγκρούσεις μαύρων οπών.
