Все во Вселенной обречено на испарение — теория излучения Хокинга не ограничивается черными дырами
Группа исследователей подтвердила предсказание Стивена Хокинга об испарении черных дыр под действием излучения Хокинга, хотя и внесла существенную модификацию. Согласно их исследованиям, горизонт событий (граница, за которой ничто не может избежать гравитационного притяжения черной дыры) не так важен, как считалось ранее, для производства излучения Хокинга. Вместо этого важную роль в этом процессе играют гравитация и искривление пространства-времени. Это понимание расширяет диапазон излучения Хокинга до всех крупных объектов во Вселенной, а это означает, что в течение достаточно длительного периода все во Вселенной может испариться.
Исследования показывают, что Стивен Хокинг был в основном прав относительно того, что черные дыры испаряются из-за излучения Хокинга. Однако в исследовании подчеркивается, что горизонт событий не является существенным для этого излучения, и что гравитация и кривизна пространства-времени играют важную роль. Результаты показывают, что все крупные объекты, а не только черные дыры, могут в конечном итоге испаряться из-за аналогичного процесса излучения.
Новое теоретическое исследование, проведенное Майклом Вондраком, Уолтером ван Свиделкомом и Хейно Фальком из Университета Радбауд, показывает, что Стивен Хокинг был прав в отношении черных дыр, хотя и не полностью. Из-за излучения Хокинга черные дыры в конечном итоге испарятся, но горизонт событий не так критичен, как считалось. Гравитация и искривление пространства-времени также вызывают это излучение. Это означает, что все крупные объекты во Вселенной, такие как остатки звезд, в конечном итоге испарятся.
Используя умную комбинацию квантовой физики и теории гравитации Эйнштейна, Стивен Хокинг утверждал, что спонтанное рождение и аннигиляция пар частиц должны происходить вблизи горизонта событий (точки, за которой невозможно убежать от гравитационной силы Земли).[{» attribute=»»>black hole). A particle and its anti-particle are created very briefly from the quantum field, after which they immediately annihilate. But sometimes a particle falls into the black hole, and then the other particle can escape: Hawking radiation. According to Hawking, this would eventually result in the evaporation of black holes.
Schematic of the presented gravitational particle production mechanism in a Schwarzschild spacetime. The particle production event rate is highest at small distances, whereas the escape probability [represented by the increasing escape cone (white)] Она самая высокая на больших расстояниях. Кредит: Письма с обзором материала
спираль
В этом новом исследовании исследователи из Университета Радбауд вновь обратились к этому процессу и исследовали, имеет ли решающее значение существование горизонта событий. Они объединили методы физики, астрономии и математики, чтобы выяснить, что происходит, если такие пары частиц создаются вблизи черных дыр. Исследование показало, что новые частицы могут создаваться и далеко за пределами этого горизонта. Майкл Вондрак: «Мы доказываем, что помимо хорошо известного излучения Хокинга существует еще и новая форма излучения».
Все испаряется
Ван Суйлеком: «Мы показываем, что вдали от черной дыры кривизна пространства-времени играет большую роль в возникновении излучения. Частицы уже разделены там приливными силами в гравитационном поле». Хотя ранее считалось, что никакое излучение невозможно без горизонта событий, это исследование показывает, что в таком горизонте нет необходимости.
Фальк: «Это означает, что объекты без горизонта событий, такие как остатки мертвых звезд и другие крупные объекты во Вселенной, также имеют этот тип излучения. Через очень долгое время это приведет к тому, что все во Вселенной в конечном итоге испарится, точно так же, как черные дыры.» Это не только меняет наше понимание излучения Хокинга, но и наш взгляд на вселенную и ее будущее».
Исследование было опубликовано 2 июня в DOI: 10.1103/PhysRevLett.130.221502
Michael Wondrak is excellence fellow at Radboud University and an expert in quantum field theory. Walter van Suijlekom is a Professor of Mathematics at Radboud University and works on the mathematical formulation of physics problems. Heino Falcke is an award-winning Professor of Radio Astronomy and Astroparticle Physics at Radboud University and known for his work on predicting and making the first picture of a black hole.