Zagadnieniu temu poświęcono pracę zatytułowaną When Black Holes Admit Pair-of-pants Topologies, opublikowaną na łamach renomowanego czasopisma Physical Review D. Niecodzienny tytuł nawiązuje do czasoprzestrzennego diagramu takiego rozpadu: zewnętrzna granica czarnej dziury, czyli jej horyzont zdarzeń, kreśli w czasoprzestrzeni strukturę przypominającą parę spodni, w której pojedyncza część biodrowa rozwidla się w dwie odrębne „nogawki”.
Główną barierą uniemożliwiającą podział jest entropia, stanowiąca w fizyce miarę liczby mikroskopowych konfiguracji prowadzących do tego samego stanu makroskopowego – podobnie jak wyrzucenie sumy siedmiu oczek dwoma kostkami jest statystycznie znacznie bardziej prawdopodobne niż uzyskanie sumy dwóch oczek.
W klasycznej ogólnej teorii względności, w odniesieniu do nierotującej czarnej dziury Schwarzschilda, łączna entropia dwóch nowo powstałych mniejszych obiektów byłaby niższa niż entropia obiektu macierzystego, co stanowiłoby bezpośrednie złamanie drugiej zasady termodynamiki nakazującej, by entropia układu izolowanego rosła lub pozostawała stała.
Zespół fizyków pod kierunkiem prof. Francesco Sannino z Uniwersytetu Fryderyka II w Neapolu oraz Centrum Teorii Pola Kwantowego na University of Southern Denmark – we współpracy z Giacomo Cacciapaglistą z paryskiego Laboratoire de Physique Théorique et Hautes Énergies (CNRS/Sorbonne Université) oraz Manuelem Del Piano i Vanią Vellucci – podjął próbę zidentyfikowania luk w tych prawach zakazujących.
Wyliczenia przeprowadzone przez badaczy wykazały, że furtką omijającą barierę termodynamiczną może być skrajnie szybka rotacja czasoprzestrzeni (czarne dziury Kerra). W przypadku wirujących obiektów bilans entropowy ulega zmianie, jednak pojawia się kolejny rygorystyczny warunek dynamiczny: nowo uformowane fragmenty muszą posiadać wystarczającą energię kinetyczną i moment pędu, aby natychmiast nie zapaść się grawitacyjnie z powrotem w jeden twór. Uwzględnienie tego wymogu drastycznie zawęża okno możliwości, dopuszczając podział niemal wyłącznie dla obiektów rotujących z prędkościami bliskimi teoretycznego maksimum fizycznego.
Jeszcze szersze perspektywy otwierają teorie grawitacji wykraczające poza model Einsteina, postulujące istnienie dodatkowych wymiarów przestrzennych. W wielowymiarowych modelach teoretycznych znane są już konfiguracje obiektów czarnodziurowych wykazujące niestabilności hydrodynamiczne i skłonność do fragmentacji, gdzie rozpad staje się termodynamicznie preferowany, zwłaszcza przy silnej asymetrii masowej (gdy jeden z potomnych obiektów jest drastycznie mniejszy od drugiego).
Choć samo spełnienie kryterium entropowego nie gwarantuje jeszcze samorzutnego zajścia procesu, naukowcy wskazują, że na rozszczepienia mogą być podatne zwłaszcza mikroskopijne pierwotne czarne dziury, uformowane tuż po Wielkim Wybuchu. Jak zauważa Sannino, zjawisko to mogłoby zostać zweryfikowane pośrednio: kosmiczne teleskopy promieniowania gamma, takie jak orbitalne obserwatorium Fermi-LAT, są w stanie poszukiwać specyficznych błysków wysokoenergetycznych pochodzących z parowania mikroskopijnych odłamków powstałych podczas dynamicznych procesów orbitalnych.
