Allmän relativitetsteori är en djupt komplex matematisk teori, men dess beskrivning av svarta hål är otroligt enkel. Ett stabilt svart hål kan beskrivas med bara tre egenskaper:dess massa, dess elektriska laddning och dess rotation eller spin. Eftersom svarta hål sannolikt inte har mycket laddning, det krävs egentligen bara två egenskaper. Om du vet ett svart håls massa och spin, du vet allt som finns att veta om det svarta hålet.

Denna egenskap sammanfattas ofta som no-hair-satsen. Specifikt, satsen hävdar att när materia faller in i ett svart hål, den enda egenskapen som återstår är massa. Du kan göra ett svart hål av en sols värde av väte, stolar eller de där gamla kopiorna av nationella geografiska från mormors vind, och det skulle inte bli någon skillnad. Massa är massa när det gäller allmän relativitet. I alla fall, händelsehorisonten för ett svart hål är perfekt jämn, utan extra funktioner. Som Jacob Bekenstein sa, "svarta hål har inget hår."

Men med all sin förutsägelsekraft, generell relativitetsteori har ett problem med kvantteorin. Detta är särskilt sant med svarta hål. Om no-hair-satsen är korrekt, informationen i ett objekt förstörs när den korsar händelsehorisonten. Kvantteorin säger att information aldrig kan förstöras. Så den giltiga teorin om gravitation motsägs av den giltiga teorin om kvantan. Detta leder till problem som brandväggsparadoxen, som inte kan avgöra om en händelsehorisont ska vara varm eller kall.

Flera teorier har föreslagits för att lösa denna motsägelse, ofta med utvidgningar av relativitetsteori. Skillnaden mellan standardrelativitet och dessa modifierade teorier kan bara ses i extrema situationer, vilket gör dem svåra att studera observationsmässigt. Men en ny tidning in Fysiska granskningsbrev visar hur de kan studeras genom ett svart håls spinn.

Många modifierade relativitetsteorier har en extra parameter som inte syns i standardteorin. Känt som ett masslöst skalärfält, det tillåter Einsteins modell att ansluta till kvantteorin på ett sätt som inte är motsägelsefullt. I detta nya verk, teamet tittade på hur ett sådant skalärt fält ansluter till rotationen av ett svart hål. De upptäckte att vid låga snurr, ett modifierat svart hål går inte att skilja från standardmodellen, men vid höga rotationer, det skalära fältet tillåter ett svart hål att ha extra funktioner. Med andra ord, i dessa alternativa modeller, snabbt roterande svarta hål kan ha hår.

De håriga aspekterna av roterande svarta hål skulle bara ses nära själva händelsehorisonten, men de skulle också påverka sammanslagna svarta hål. Som författarna påpekar, framtida gravitationsvågobservatorier bör kunna använda snabbt roterande svarta hål för att avgöra om ett alternativ till allmän relativitet är giltigt.

Einsteins allmänna relativitetsteori har klarat varje observationsutmaning hittills, men det kommer sannolikt att gå sönder i de mest extrema miljöerna i universum. Studier som denna visar hur vi kanske kan upptäcka teorin som kommer härnäst.