霍金“黑洞無毛定理”將被推翻？由于黑洞傾向于“吸收”周圍的一切（比如光都無法逃脫），即使是最小的黑洞也不會泄露關于它們的起源或歷史線索。

這一令人沮喪的事實促使科學家們在20世紀60年代宣稱黑洞“沒有毛”，其意思是，黑洞幾乎沒有區(qū)分彼此的特征。現(xiàn)在，新的計算表明：一些黑洞可以生長出毛，但不能保持很長時間。根據(jù)這項新的研究，以接近（但不完全）最大旋轉可能速度旋轉的黑洞顯示出一些獨特性質。

但這些性質在黑洞變得“光禿禿（無毛）”之前不會持續(xù)很長時間，并且變得無法與同類的其他黑洞區(qū)分開來。物理學家，研究作者Lior Burko表示：這是一個有趣的發(fā)現(xiàn)，因為它是一種短暫的行為。黑洞毛發(fā)的比喻源于物理學家雅各布·貝肯斯坦(Jacob Bekenstein)和約翰·惠勒(John Wheeler)在20世紀60年代和70年代初所做的數(shù)學計算。認為，根據(jù)愛因斯坦的廣義相對論，黑洞只可以用三個可觀察到的參數(shù)來描述：①質量，②角動量和③電荷。

其它的一切，所有其它的信息，都被困在黑洞的引力中，因此不可能被觀察到。假設有兩個黑洞在所有三個值上都匹配，那么就不可能將它們區(qū)分開來。從那以后，理論家們一直在尋找能夠將黑洞彼此區(qū)分開來的東西。如果科學家能找到一些東西，它可能會開啟關于特定黑洞起源的新發(fā)現(xiàn)。例如，雖然許多黑洞被認為是塌陷恒星的殘留物，但有些黑洞可能是在大爆炸之后形成的，在最早宇宙結構中從異常密集的區(qū)域合并出來。

如果其中一個原始黑洞具有相同的質量、角動量和電荷，它們將無法與恒星黑洞區(qū)分開來。劍橋大學物理學家德?lián)P·加吉克(Dejan Gajic)領導的一組研究人員發(fā)現(xiàn)：極端黑洞（那些具有最大可能電荷的黑洞）確實具有獨特的屬性，可以將黑洞彼此區(qū)分開來。這些性質涉及黑洞的事件視界（引力如此強大以至于光無法逃脫的點）和柯西視界（過去和未來之間的因果關系由于強大引力場的時間彎曲效應而崩潰的點）的可測量變化，Burko和同事開始對黑洞是否具有獨特的性質感興趣。

這些黑洞幾乎是極端的，但并不完全。并對兩種黑洞進行了計算，第一個是近乎極端的Reissner-Nordstr?m黑洞，這是一種幾乎具有最大可能電荷但不旋轉的黑洞。第二個是近乎極端的克爾黑洞，是一種幾乎以最大自旋旋轉但沒有電荷的黑洞。在這兩種近乎極端的黑洞中，科學家發(fā)現(xiàn)了黑洞“有毛”的證據(jù)。其研究發(fā)現(xiàn)發(fā)表在《物理評論研究》(Physical Review Research)期刊上。當一個模擬的黑洞第一次形成時，接近極端黑洞的獨特性質是可以測量的，但隨著時間的推移，會以時間的二次函數(shù)不斷遞減。

這意味著這些值在開始時會迅速收縮，然后隨著時間的推移，會繼續(xù)以更慢的速度收縮。(研究小組沒有實時計算這一過程的速度，這取決于給定黑洞的質量、自旋和電荷。)。在很短的時間內（一個幾乎極端的黑洞）行為就像黑洞有毛一樣，像一個最大旋轉的黑洞一樣。但過了一段時間，黑洞開始脫落這些毛，最終又變成“禿頭”無毛黑洞。雖然所有這些計算目前都是理論上的，但現(xiàn)實世界的觀察結果可能與這些發(fā)現(xiàn)相匹配或相互矛盾，但這是有希望的。

激光干涉引力波天文臺(LIGO)實驗目前正在積極測量引力波，這是由中子星和黑洞等大質量天體在時空中產(chǎn)生的漣漪。LIGO使用兩個地面觀測站來測量引力波，這些測量或許可以讓我們看到有毛的黑洞。一個即將到來的項目，即激光干涉儀空間天線(LISA)，將發(fā)射三個航天器來探測來自遙遠宇宙空間的引力波。該項目旨在探測來自超大質量黑洞的引力波，目前不知道這些實驗要運行多長時間才能捕捉到一個近乎極端的黑洞，但如果發(fā)現(xiàn)一個，那將會是驚喜的！

博科園｜文：Stephanie Pappas/Live Science

參考期刊《物理評論研究》

DOI: 10.1103/PhysRevResearch.1.033106

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