Излучение Хокинга не просто испаряет черные дыры

Стивен Хокинг почти пятьдесят лет назад показал, что черная дыра может очень медленно испаряться, испуская излучение. Исследователи из Неймегена теперь показали, что такое излучение не ограничивается черными дырами.

Физик-теоретик Стивен Хокинг показал, что черные дыры не такие стабильные вещи, как мы думали. Он может излучать излучение посредством квантового эффекта, заставляя его медленно испаряться. Излучение Хокинга было бы уникальным для черных дыр, потому что оно возникает только на горизонте событий. Это предел, за который ничто, даже свет, не может выйти из черной дыры.

Трое ученых из Университета Радбауд в Неймегене показали, что горизонт событий вообще не нужен. к Их теоретическое исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters.Они показали, что такое излучение создается всем, что искажает пространство-время из-за гравитации. Это может означать, что не только черные дыры, но и все во Вселенной испаряются очень медленно.

Излучение Хокинга

Излучение Хокинга вызвано небольшими флуктуациями квантовых полей, которые существуют повсюду во Вселенной. Эти флуктуации создают «виртуальные» пары частиц. В обычных условиях они быстро объединяются друг с другом, исчезая в квантовом море, из которого родились. Если бы это произошло на горизонте событий черной дыры, половина пары частиц могла бы исчезнуть в черной дыре. Затем другая частица улетает как излучение Хокинга.

Энергия, переносимая излучением Хокинга, извлекается из черной дыры. При этом теряется очень небольшое количество энергии, что приводит к потере массы, согласно известному уравнению Эйнштейна: E = mc². Например, черная дыра очень медленно испаряется, испуская излучение.

горизонт наблюдения

Исследование Радбуда — результат сотрудничества астрофизиков. Майкл Вендрикмой математик Уолтер Ван Суиликум и астроном Хино Сокол. Вместе они рассчитали, что произойдет, если квантовые флуктуации появятся не на горизонте событий, а лишь немного в стороне от черной дыры. Они изучали образование безмассовых частиц, таких как частицы света, в области, где гравитация черной дыры все еще настолько сильна, что пространство-время искривляется.

«Если там создается гипотетическая пара частиц, обе частицы исследуют немного разную среду и, следовательно, испытывают немного разную силу из-за присутствующей кривизны», — говорит Вондрак. В результате он разобран и больше не может быть воссоединен. Затем оно становится «реальным» и высвобождается в виде излучения.

При таком механизме один из них не должен исчезать за горизонтом событий черной дыры, как это уже происходит с излучением Хокинга. Обе частицы могут улететь, если они находятся достаточно далеко от черной дыры. Вондрак: «Это происходит, когда ты в 1,5 раза больше, чем Шварцшильд самолетрасстояние от центра до горизонта событий черной дыры.

Излучение Земли

Исследователи пока не уверены, может ли этот механизм сосуществовать с излучением Хокинга или излучение Хокинга является его частью. В последнем случае излучение Хокинга было бы следствием этого механизма вблизи горизонта событий.

«Идея о том, что кривизна и образование частиц — или излучение — идут рука об руку, не нова», — говорит Ван Суйлеком. В основном мы работали над этим и изучали, что значит генерировать излучение в более широкой области вокруг черной дыры, чем просто горизонт событий. Необходимы дополнительные исследования, чтобы понять точную природу этого излучения.

Существование этого излучения или излучения Хокинга в настоящее время не может быть доказано. Если он и присутствует, то настолько слаб, что его невозможно обнаружить современными технологиями.

Все испаряется

Тот факт, что происхождение этого излучения не зависит от горизонта событий, а только от искривления пространства-времени, означает, что эффект не ограничивается черными дырами.

«В принципе, любой объект с массой может производить такое излучение», — говорит Вондрак. Только эффект гораздо меньше для планет, например, чем для массивных звезд, таких как нейтронные звезды или черные дыры. Но это означает, что если вы будете ждать слишком долго, в конце концов все во Вселенной испарится.

Для этого нужно много терпения. Черная дыра с такой же массой, как у Солнца, имела бы 10⁶⁷ Чтобы он испарился, излучая излучение Хокинга, требуются годы.