В космосе черные дыры долгое время считались неизбежными сущностями, бездонными пустотами, где исчезают материя и энергия навсегда. Но революционная теория Стивена Хокинга предположила, что они могут медленно испаряться. Новые исследования продвинули эту идею дальше, предполагая, что испарение может быть общим свойством, распространяющимся не только на черные дыры, но и на все объекты во Вселенной.
В 1974 году Стивен Хокинг предположил, что черные дыры со временем испарятся благодаря излучению, названному его именем. Это явление, рожденное квантовой механикой, предполагает возникновение пар световых частиц (фотонов) рядом с гравитационными полями черных дыр возле горизонта событий. В результате черная дыра постепенно теряет энергию и в конце концов испаряется.
В Нидерландах учёные из Университета Радбоуда предложили пересмотреть теорию излучения Хокинга. Новое исследование предполагает, что это излучение может создаваться не только за счёт отбора энергии у чёрных дыр, но и у всех объектов с достаточной массой. В конечном итоге вся Вселенная исчезнет. .
Теория окажется куда мощнее предполагаемого.
Для достижения такого расширения теории Стивена Хокинга авторы сначала применили хитроумное сочетание некоторых элементов квантовой физики и теории Эйнштейна о гравитации. Исследование, в котором изучили, что происходит при создании пар частиц и античастиц в среде черных дыр, показало, что новые частицы могут быть созданы далеко за пределами горизонта.
Команда применила концепцию эффекта Швингера к теории Хокинга, исследуя возможность возникновения пар частиц и античастиц в интенсивных гравитационных полях вокруг черных дыр.
Создана математическая модель, воспроизводящая излучение Хокинга в пространствах с определённым диапазоном сил гравитационного поля. Новая теория утверждает, что горизонт событий не обязателен для того, чтобы энергия постепенно уходила из массивного объекта в виде света; достаточно самого гравитационного поля объекта.
Квантовые флуктуации в пустоте спонтанно создают пары частиц и античастиц. Обычно эти пары быстро аннигилируют, становясь виртуальными. Мощное поле может разделить пару дольше, чтобы существование стало реальным, и члены пары покинули черную дыру, что приведет к ее испарению.
Кривизна пространства-времени существенно влияет на излучение за пределами черной дыры. Образование частиц обусловлено растяжением пространства-времени вследствие искривления гравитационного поля и не требует наличия горизонта событий, как считал прежде Хокинг.
Универсальное конечное испарение?
Остаётся неясно, что конкретно предполагает обновлённая теория. Возможно, со временем материя звёзд, нейтронных звёзд и планет прейдет в новое состояние сверхнизкой энергии. Может быть этого достаточно для того, чтобы вся материя схлопнулась в чёрные дыры, которые будут медленно излучать свет до полного исчезновения.
Это домыслы, требующие подтверждения. Для того чтобы выяснить, насколько точно предсказание о конечной судьбе Вселенной, физикам нужно обнаружить производство излучения Хокинга вблизи гравитационно плотных объектов: черных дыр, планет, звезд или нейтронных звезд.
Соавтор работы Хайно Фальке в пресс-релизе указывает: «Это означает, что объекты без горизонта событий, например остатки мертвых звезд и другие массивные тела во Вселенной, тоже обладают этим видом излучения. И за продолжительное время это приведёт к испарению всего во Вселенной, подобно чёрным дырам. Это меняет не только наше представление о излучении Хокинга, но и наше восприятие Вселенной и её судьбы».
Расширение теории Хокинга открывает захватывающий взгляд на судьбу Вселенной. Это яркий пример неизменности космического мира, где даже фундаментальные концепции подлежат переосмыслению и развитию.