Černá díra v kalhotách. Kredit: Francesco Sannino.

Asi jenom málokdo měl na bingo kartě pro letošní rok černé díry, co se množí jako měňavky. Ale fyzika extrémních objektů dovede překvapit. Už víme, že se černé díry mohou srážet a po srážce splývat, přičemž se vesmír rozvlní gravitačními vlnami. Giacomo Cacciapaglia z francouzské Sorbonne Université a dánské Syddansk Universitet ale zjistili, že by to mohlo fungovat i opačně.

Černé díry, pokud víme, se za běžných okolností (i když černé díry jsou extrémní vlastně pořád) nerozdělují na menší díry. Brání tomu fyzikální zákony, především termodynamika. U běžné nerotující černé díry by rozdělení na dvě menší černé díry vedlo ke snížení celkové entropie, což termodynamika nevidí ráda.

Giacomo Cacciapaglia. Kredit: Syddansk Universitet.

U rychle rotujících černých děr by to ale mohlo být jiné. Cacciapaglia a spol. spočítali, že rotace nabízí možnou výjimku a za určitých podmínek by mohla rozdělení černé díry umožnit. Obě vzniklé černé díry by se ale musely dokázat od sebe vzdálit, jinak by zase okamžitě splynuly. Po zahrnutí tohoto požadavku do výpočtů se prostor pro takový mechanismus výrazně zúží, až na černé díry, které rotují téměř maximální možnou rychlostí.

Pokud by k takovému rozdělení skutečně došlo, horizont událostí původní černé díry by se během této události podobal kalhotám. Celistvý horizont by se rozdělil na dvě „nohavice.“ Badatelé tomu říkají pair-of-pants topologies, tedy topologie ve tvaru kalhot, což jitří fantazii fascinovaného čtenáře.

Logo. Kredit: Syddansk Universitet.

Cacciapaglia s kolegy se také zabývali ještě exotičtějšími možnostmi. V teoriích, které počítají s dalšími prostorovými rozměry, existují objekty podobné černým dírám, které mohou být nestabilní a rozpadat se. Za některých takových podmínek může být rozdělení černé díry z termodynamického hlediska výhodné, zejména pokud je jedna z výsledných černých děr mnohem menší než druhá.

Zatím je to všechno ryzí teorie. Vědci zatím ani nedovedou určit pravděpodobnost, s jakou by se černá díra mohla rozdělit. Ta závisí na tom, jak se gravitace chová za hranicemi Einsteinovy obecné relativity, což je nejistá půda. Je prý možné, že malé primordiální černé díry by mohly být k rozdělení náchylnější než mnohem větší astrofyzikální černé díry. Případné rozdělování černých děr bychom ale podle badatelů mohli nepřímo pozorovat. Zařízení jako je třeba vesmírná gama observatoř Fermi by mohla pátrat po signálech drobných úlomků černých děr, které by vznikaly při jejich splývání.

Video: Two Black Holes Merge into One

Video: What Happens When Two Black Holes Collide?! | How the Universe Works | Science Channel

Literatura

Syddansk Universitet 23. 10. 2026.

Physical Review D 114: 084072.