Forskare har introducerat en uppdaterad metod för svarta håls termodynamik som kan tillämpas på objekt som växer, slås samman eller avdunstar. Arbetet, som leddes av forskare vid Penn State, ersätter den traditionella händelsehorisonten med en dynamisk horisont för att övervinna begränsningar i Stephen Hawkings ursprungliga ramverk. Studien publicerades i Physical Review Letters.
Abhay Ashtekar, Atherton University Professor och Evan Pugh Professor of Physics Emeritus vid Penn State, ledde forskargruppen. Han påpekade att Hawkings lagar endast formulerades för svarta hål i jämvikt. "De formulerades för svarta hål i jämvikt, eller som inte förändras över tid, men svarta hål förändras konstant; de bildas, slås samman och avdunstar slutligen", sade Ashtekar.
Det nya entropimåttet kopplar mer direkt till ett svart håls rotation och energi. Medförfattaren Daniel E. Paraizo förklarade att tidigare modeller antydde oändlig entropi och noll temperatur, vilket stred mot termodynamiken tills Hawking inkluderade kvanteffekter.
Medförfattaren Jonathan Shu betonade att händelsehorisonter är beroende av framtida händelser och inte fungerar för dynamiska svarta hål. Den dynamiska horisonten gör det möjligt för termodynamikens första och andra lag att tillämpas på fall utanför jämvikt, vilket stöder studier av sammanslagningar som detekterats av LIGO-Virgo-KAGRA samt avdunstande svarta hål.
Forskningen fick stöd från Penn State Atherton Professorship Program och Eberly College of Science.