Ученые выяснили, что все во вселенной испарится
Согласно известной теории Стивена Хокинга, черные дыры со временем испаряются. По его мнению, причиной этого процесса является выделение частиц и фотонов в частности в виде излучения вокруг дыр. Квантовые поля в таком случае разрушаются горизонтом событий.
Но как оказалось, для этого процесса наличие горизонта событий иногда не критично. Согласно новому исследованию астрофизиков из Университета Неймегена, достаточно крутой наклон кривизны пространства-времени мог бы привести к тому же результату.
Это означает, что излучение Хокинга или что-то очень похожее на него, возможно, не ограничивается черными дырами. Эта теоретическая модель может распространяться на все, а вселенная, исходя из этого, — медленно испаряться. Таким образом, кроме излучения Хокинга, есть еще одна форма похожего излучения.
Как это работает?
Черные дыры известны как «космические пылесосы», которые посредством силы своей гравитации поглощают все, что находится поблизости. Но их гравитация не больше, чем любое другое тело похожей массы. Что их отличает, так это плотность — в небольшом относительно других космических объектов пространстве упаковано огромное количество массы.
В определенной близости от дыр гравитационное притяжение становится настолько сильным, что развить скорость света становится невозможно. А ведь достигнув ее, можно было бы избежать этого притяжения. Порой даже становится невозможно достичь скорости света в вакууме, самой высокой во Вселенной. То расстояние от черной дыры, на котором это становится невозможно сделать, называется горизонтом событий.
Хокинг математически показал, что горизонты событий могут вмешиваться в сложную смесь флуктуаций, пульсирующих в хаосе квантовых полей. Волны, которые раньше уравновешивали процесс, больше не делают этого. В итоге получается дисбаланс, приводящий к образованию новых частиц и излучения.
Энергия внутри этих частиц связана с черной дырой. В небольших их представителях вблизи горизонта событий образовывались бы частицы высокой энергии. Они могли бы поглотить большое количество энергии черной дыры и привели бы к исчезновению объекта. Большие черные дыры светились бы холодным светом и теряли бы свою энергию, как масса, гораздо дольше.
Гипотетически похожие явления происходят в электрических полях. Эти явления известны как эффект Швингера. Если коротко, это когда материя создается из сильного электронного поля. И в отличие от описанной Хокингом концепции, для создания чего-то нового — в случае с космосом излучения, а в случае с электронным полем материи — им не нужен горизонт событий. Но тут стоит напомнить, что это тоже теория.
Исследователи задались вопросом: существует ли способ появления изучения в искривленном пространстве-времени, аналогичный эффекту Швингера? То есть может ли в космосе создаваться излучение, забирающее энергию черной дыры и ее уничтожающее, без помощи горизонта событий? Для того, чтобы на него ответить, ученые математически воспроизвели тот же эффект в различных гравитационных условиях.
Выяснилось, что за пределами черной дыры искривление пространства-времени играет большую роль в создании излучения. Все достаточно массивные или плотные космические объекты могут вызвать значительное искривление пространства-времени. По сути, гравитационное поле заставляет пространство-время искривляться вокруг таких плотных объектов. Черные дыры — их самый известный пример, но пространство-время также искривляется вокруг других космических объектов — нейтронных звезд, белых карликов, а также чрезвычайно массивных объектов, таких, как скопления галактик.
Исследователи обнаружили, что в этих сценариях гравитация все еще влияет на процесс появления новых частиц, очень похожих на излучение Хокинга, не требуя катализатора в виде горизонта событий. Получается, что остатки мертвых звезд и другие крупные объекты во вселенной тоже обладают таким излучением.
К чему это приведет?
По прошествии долгого периода времени это могло бы привести к тому, что во Вселенной в конечном счете испарилось бы все, как черные дыры. Подобная теория не только меняет понимание идеи излучения Хокинга, но наш общий взгляд на вселенную и ее будущее.
Однако в ближайшем будущем нам не о чем беспокоиться. Черной дыре массой с Солнце с диаметром горизонта событий всего 6 километров или 3,7 мили потребовалось бы 1064 года, чтобы испариться. Напомним, ранее мы рассказывали о том, как ученые воссоздали диск черной дыры в лаборатории.
Существующие на практике космические явления, которые трудно объяснить, собраны в нашей галерее:
Любите космос? Он может стать ближе с гаджетами из этой подборки:
