¿Puede un solo agujero negro más grande dividirse en múltiples agujeros negros más pequeños?

No, los agujeros negros son científicamente inseparables. Ninguna cantidad de energía puede separarlos.

Los agujeros negros pueden "evaporarse" con el tiempo, pero este proceso es más parecido a la muerte que al nacimiento. Si esta deidad puede manipular directamente el tejido del espacio-tiempo, entonces la división sería factible. Pero si quieres explicarlo, tendrías que crear tu propia física.

La respuesta de Alexander es completamente correcta; no hay forma de dividir un agujero negro en otros más pequeños. Creo, sin embargo, que podría valer la pena explicar por qué es así, particularmente porque hay dos líneas de razonamiento independientes que llegan a la misma conclusión. Si quieres dividir un agujero negro en tu universo, resulta que tendrías que descartar tanto la termodinámica como la geometría.

El argumento de la termodinámica

Los agujeros negros tienen entropía, que está muy relacionada con sus áreas:

$$S=\frac{k_BA}{4\mathcal{l}_p^2}$$ dónde$k_B$es la constante de Boltzmann y$\mathcal{l}_p$es la longitud de Planck. Ahora, la segunda ley de la termodinámica nos dice que la entropía de un sistema aislado no puede disminuir, y resulta que podemos generar desigualdades diciéndonos que si un agujero negro se dividiera en dos agujeros negros más pequeños y mantuviera todas las cantidades correctas conservadas (por ejemplo, masa, carga, momento angular), la entropía del sistema disminuiría. Por lo tanto, tal evento violaría la segunda ley de la termodinámica y, por lo tanto, es imposible.

El argumento geométrico/relativista

De hecho, hay un argumento completamente independiente atribuido a Hawking basado puramente en la geometría, la relatividad y la causalidad. Los puntos más finos se me escapan, pero se reduce a la idea de que dividir un agujero negro haría que dos geodésicas nulas comenzaran en el punto final de contacto entre los dos agujeros negros, lo que resulta ser imposible.

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Entonces tenemos dos argumentos independientes de por qué no se puede dividir un agujero negro. Cualquier constructor de mundos interesado en sortearlos tiene que deshacerse tanto de la termodinámica como de la geometría (y, por extensión, de la relatividad) y aun así lograr crear un universo autoconsistente en el que incluso puedan existir agujeros negros. Ignorar una o más leyes de conservación podría resolver la objeción termodinámica, pero estamos siendo tontos y solo estamos abordando la mitad del problema.

La respuesta de HDE 226868 es completamente correcta. Pero, ¿y si tomamos dos agujeros negros en proceso de fusión y añadimos un tercer agujero negro?

Los dos primeros estarían justo debajo del punto de no retorno de cada uno, pero aún así girarían uno alrededor del otro. Los espectadores desde el exterior solo verían un agujero negro con una forma alargada girando muy rápidamente, utilizando métodos indirectos como el escaneo láser.

Ahora, un tercer agujero negro de proporciones similares a los otros dos pasa volando a velocidades cercanas a la velocidad de la luz (digamos que los tres se encuentran en el centro de un gran grupo de agujeros negros, y han estado acelerando hacia ese grupo durante millones de años, con algunas hondas gravitatorias 'afortunadas' por otros agujeros negros en múltiples ocasiones).

El tercer agujero negro vuela justo al lado de los otros dos agujeros negros, con sus horizontes de sucesos superpuestos ligeramente.

Esto sería un poco como un tren imparable que golpea una pared inamovible, por lo que las matemáticas están un poco más allá de mí. Pero creo que no solo podríamos obtener un efecto de tirachinas gravitacional lo suficientemente fuerte como para separar los dos agujeros negros anteriormente unidos, sino también la creación de un cuarto agujero negro completamente nuevo donde los tres agujeros negros se superponen, con el peso que los tres agujeros negros originales perdido en el encuentro (probablemente solo una pequeña fracción de los tres cuerpos, lo suficientemente pequeño como para convertirse en una estrella de neutrones o una nube de protones que explota). La entropía continuaría aumentando normalmente, ya que todos los agujeros negros se estarían moviendo muy lentamente ahora (con una buena posibilidad de fusionarse eventualmente).

Si bien no se puede dividir un agujero negro en un sentido convencional, no lo descartaría por completo debido a la radiación de Hawking. Cuanto más pequeño es el agujero, más calor irradia, pero eso se debe a que se escapan más partículas virtuales.

¿Qué sucede cuando construyes una máquina handwavium que extrae todas esas partículas virtuales del agujero negro? Me parece que podría aumentar la tasa de evaporación tan alto como tenga la energía para alimentarlo. Retirar estas partículas, por supuesto, requerirá una energía increíblemente intensiva, pero ¿qué pasa si la máquina funciona al dejarlas caer en otro agujero negro? No quisiera descartar la posibilidad de una máquina que básicamente absorbiera masa de un agujero negro y la depositara en otro muy cercano.