アインシュタインの一般相対性理論によると、 ブラックホールには、質量、スピン（角運動量）、電荷の3つの観測可能な特性しかありません。追加の特性、または物理学者がそれらを「髪」と呼ぶように、存在しません。
アイデアを説明するために、一卵性双生児を想像してください。それらは同じ遺伝子型を持ち、遺伝子のコピーですが、そのような双子でさえ、気質から髪型まで、多くの点で異なります。アルバートアインシュタインの重力理論によると、ブラックホールは、質量、スピン、電荷の3つの特性しか持つことができません。これらの値が任意の2つのブラックホールで同じである場合、それらは同一であり、一方を他方から区別することは不可能です。ブラックホールには毛がありません。
「古典的な一般相対性理論によれば、そのようなブラックホールは完全に同一である」とハーバード大学の理論物理学者であるポール・チェスラーは指摘する 。
しかし、科学者たちは、ブラックホール脱毛定理が正しいかどうか疑問に思っています。 2012年、数学者の ステファノスアレタキスは、ケンブリッジ大学、現在はトロント大学で、いくつかのブラックホールが事象の地平線上で不安定になる可能性があることを示唆し ました。
不安定性はブラックホールの地平線のいくつかの部分に他より強い引力を与えるでしょう。この場合、同一のブラックホールでさえ 区別できる。
しかし、アレタキスの方程式は、これがいわゆる極値ブラックホール、つまり質量、スピン、または電荷の値が可能な限り高いものに対してのみ可能であることを示して います。そして、チェスラーによれば、そのようなブラックホールは自然界に存在することはできません。
しかし、最大値に近づいているが、最大値に達していない、ほぼ極端なブラックホールがあるとしましょう。そのようなブラックホールは、少なくとも理論的には存在する可能性があります。それは無毛定理を反証しますか？ レポート1月の終わりにリリースさは、これが可能であることを示しました。
さらに、地上の重力波検出器はそのような髪を拾うことができます。 マサチューセッツ大学とロードアイランド大学の物理学者である
GauravHannaは、この研究の共著者の1人であり、「アレタキスは、地平線上に残っている情報があることを示唆しました」とコメントし ました。
科学者たちは、ブラックホールの形成またはその後の事象の地平線の乱れ（物質がブラックホールに落ちるなど）の証拠が、近臨界ブラックホールの事象の地平線またはその近くで重力の不安定性を生み出す可能性があると推測しています。
「私たちが検出する重力信号は、極端ではない通常のブラックホールとは大きく異なると想定しています」とハンナは言います。
ブラックホールに髪の毛がある場合、過去に関するいくつかの情報が保持されます-これは、プリンストン高等研究所の天体物理学者であるリア・メデイロスが指摘したように、スティーブン・ホーキングによって策定された ブラックホールの有名な情報パラドックスに影響を与え ます。 このパラドックスは、一般相対性理論と量子力学、20世紀の物理学の2つの柱の間の根本的な対立を明らかにしています。
情報パラドックスの条件の1つに反論すれば、パラドックス自体を解決することができます。条件の1つは、ブラックホール脱毛定理です。
この発見の意味は重要です。 「ブラックホールの外側のブラックホールの実際の時空が私たちが期待するものと異なることを証明できれば、それは一般相対性理論に本当に大きな違いをもたらすと思います」と、10月の共著者であるメデイロスは言いました。 レポート。、ブラックホールの観測された形状が仮定と一致するかどうかに焦点を当てています。
しかし、おそらくこの研究の最もエキサイティングな部分は、ブラックホールの観測と基本的な物理学を組み合わせる方法への道を開くことです。おそらく宇宙で最も極端な天体物理学の実験室でブラックホールの毛を見つけることは、弦理論や量子重力などのアイデアをこれまで不可能だった方法で探求することを可能にするかもしれません。
アインシュタインの方程式は非常に複雑であるため、毎年新しい特性が発見されます。
ポール・チェスラー
「弦理論と量子重力の大きな問題の1つは、これらの仮定をテストするのが難しいことです。したがって、リモートでも検証できるものがあれば、それは驚くべきことです」とMedeiros氏は言います。
しかし、深刻な障害もあります。ほぼ極端なブラックホールの存在についての確実性はありません。 Cheslerによると、現時点で最高のモデルは、極値とは30％異なるブラックホールを形成する傾向があります。また、極端に近い穴が存在する場合でも、重力波検出器が髪の毛の不安定さを検出するのに十分な感度があるかどうかは完全には明らかではありません。
さらに、髪は非常につかの間であり、ほんの一瞬続くと想定されています。
しかし、レポート自体はしっかりしているように見えます。 「コミュニティの誰もがそれを疑っているとは思わない」とチェスラーは言った。
次のステップは、重力波検出器でどの信号を検出するかを確認することです。現在、LIGOとVirgoで作業していますが、新しい機器が発売されています。たとえば、 LISAは、欧州宇宙機関とNASAの共同実験です。重力波の研究。
「今、私たちは彼らの仕事に頼って、重力放射の頻度がどうなるかを実際に計算する必要があります。それをどのように測定して特定できるかを理解することが重要です」と、イリノイ大学アーバナシャンペーン校の天体物理学者であるHelviVitekは述べてい ます。
髪の毛を見つける可能性はそれほど高くありませんが、そのような発見はアインシュタインの一般相対性理論に疑問を投げかけ、極値に近いブラックホールの存在を証明します。
「私たちは、自然がそのような獣の存在を許しているかどうかを知りたいのです」とハンナは言います。