Svarta hål anses vara bland de mest mystiska föremålen i universum. En del av deras intriger härrör från det faktum att de faktiskt är bland de enklaste lösningarna på Einsteins fältekvationer för allmän relativitet. Faktiskt, svarta hål kan helt karakteriseras av endast tre fysiska storheter:deras massa, snurra och ladda. Eftersom de inte har några ytterligare "håriga" attribut för att särskilja dem, svarta hål sägs ha "inget hår" - svarta hål av samma massa, snurra, och laddning är exakt identiska med varandra.

Dr Lior Burko från Theiss Research i samarbete med professor Gaurav Khanna från University of Massachusetts Dartmouth och University of Rhode Island tillsammans med sin tidigare student Dr. Subir Sabharwal upptäckte att en speciell sorts svart hål bryter mot det unika med det svarta hålet, det så kallade "no hair"-satsen. Specifikt, teamet studerade extrema svarta hål - hål som är "mättade" med den maximala laddningen eller spinn de kan bära. De fann att det finns en kvantitet som kan konstrueras från rumtidskurvaturen vid det svarta hålets horisont som är bevarad, och mätbar av en avlägsen observatör. Eftersom denna mängd beror på hur det svarta hålet bildades, och inte bara på de tre klassiska attributen, det bryter mot det unika med det svarta hålet.

Denna kvantitet utgör "gravitationshår" och potentiellt mätbar av nya och kommande observatorier för gravitationsvågor som LIGO och LISA. Strukturen av detta nya hår följer utvecklingen av en liknande mängd som hittades av Angelopoulos, Aretakis, och Gajic i samband med en enklare "leksaksmodell" som använder ett skalärt fält och sfäriska svarta hål, och utvidgar den till gravitationsstörningar hos roterande sådana.

"Det här nya resultatet är överraskande, sa Burko, "eftersom det svarta hålets unika teoremer är väletablerade, och i synnerhet deras utvidgning till extrema svarta hål. Det måste finnas ett antagande om satserna som inte är uppfyllt, för att förklara hur satserna inte är tillämpliga i det här fallet." teamet följde på tidigare arbete av Aretakis, som fann att även om yttre störningar av extrema svarta hål förfaller som de också gör för vanliga svarta hål, längs händelsehorisonten utvecklas vissa störningsfält i tiden på obestämd tid. "Unikitetssatserna antar tidsoberoende. Men Aretakis-fenomenet bryter uttryckligen mot tidsoberoende längs händelsehorisonten. Detta är kryphålet genom vilket håret kan dyka ut och kammas på långt avstånd av ett gravitationsvågsobservatorium, " sa Burko. Till skillnad från annat arbete som hittade hår i svarta håls skalarisering, Burko noterade att "i detta arbete arbetade vi med vakuum Einstein-teorin, utan ytterligare dynamiska fält som modifierar teorin och som kan bryta mot Strong Equivalence Principle."

Teamet använde mycket intensiva numeriska simuleringar för att generera sina resultat. Simuleringarna involverade att använda dussintals av de högsta Nvidia-grafikbehandlingsenheterna (GPU) med över 5, 000 kärnor vardera, parallellt. "Var och en av dessa GPU:er kan utföra så många som 7 biljoner beräkningar per sekund, men även med sådan beräkningskapacitet ser simuleringarna många veckor ut att slutföra, sa Khanna.