Проучване: Всичко във Вселената в крайна сметка ще се изпари

Слушай новината

Според известната теория на Стивън Хокинг черните дупки се изпаряват с течение на времето, постепенно губейки маса под формата на радиация, тъй като хоризонтът на събитията си разцепва двойки виртуални частици.

Оказва се обаче, че драматичната пропаст на хоризонта на събитията в крайна сметка може да не е толкова важна за този процес. Според ново изследване на трима астрофизици от Университета Радбуд в Нидерландия, достатъчно стръмен наклон на кривината на пространство-времето може да направи същото.

Това означава, че лъчението на Хокинг или нещо много подобно на него може да не се ограничава само до черните дупки. То може да е навсякъде, което означава, че Вселената много бавно се изпарява пред очите ни.

Стивън Хокинг: Най-големият враг на знанието не е незнанието, а илюзията за знание

"Доказваме, че освен добре познатото лъчение на Хокинг съществува и нова форма на лъчение", заявява Майкъл Вондрак (Michael Wondrak), един от авторите на проучването.

Лъчението на Хокинг е нещо, което никога не е наблюдавано, но не противоречи на теорията и експериментите .

ЛЪЧЕНИЕТО НА ХОКИНГ

През 1974 Стивън Хокинг формулира хипотезата, че черните дупки трябва да излъчват радиация, но от фундаментално различен характер в сравнение с класическото електромагнитно лъчение. Това лъчение, за което говорихме по-горе, има източник, а именно движещите се заряди и маса. А лъчението на Хокинг, може да се каже, че няма източник - то е резултат от свойствата на вакуума (проява на двойки частица-античастица, които се анихилират, т.е флуктуациите са нулеви) и заради падането на материя в черната дупка. Освен това, ако зарядите и масите пораждат само за електромагнитни и гравитационни вълни, резултат на квантовото лъчение на Хокинг може да бъде раждането на електрони, позитрони, протони и други частици.

И така черните дупки излъчват фотони и различни други частици в своята околност. Това лъчение има редица характерни свойства. Първо, то се изменя във времето много бавно, ако черната дупка е достатъчно тежка и бавно губи своята маса, раждайки частици. Освен това лъчението на Хокинг е и термално, тоест черната дупка излъчва като нагрят до някаква температура обикновен източник. Енергията в тези спонтанно генерирани частици е пряко свързана с черната дупка. При малките черни дупки в близост до хоризонта на събитията се образуват високоенергийни частици, които бързо отнемат големи количества от енергията на черната дупка и предизвикват бързото изчезване на плътния обект.

Астрономи откриха втората най-близка до Земята черна дупка

Големите черни дупки ще светят с хладна светлина по начин, който трудно би могъл да бъде открит, което ще накара черната дупка постепенно да загуби енергията си като маса за много по-дълъг период от време.

ЕФЕКТЪТ НА ШВИНГЕР

Много подобно явление хипотетично се наблюдава в електрическите полета. Известен като ефекта на Швингер, достатъчно силни колебания в електрическо квантово поле могат да нарушат баланса на виртуалните електронно-позитронни частици, като накарат някои от тях да се появят. За разлика от лъчението на Хокинг обаче ефектът на Швингер не се нуждае от хоризонт - само от изключително мощно поле.

Коя е най-голямата черна дупка във Вселената?

ВСИЧКО СЕ ИЗПАРЯВА

Интересувайки се дали има начин частиците да се появяват в изкривено пространство-време, който да е аналогичен на ефекта на Швингер, Вондрак и колегите му възпроизвеждат математически същия ефект при различни гравитационни условия.

"Показваме, че далеч отвъд черната дупка кривината на пространство-времето играе голяма роля в създаването на радиация", обяснява съавторът Валтер ван Суйлеком (Walter van Suijlekom). "Там частиците вече са разделени от приливните сили на гравитационното поле."

Всичко, което е достатъчно масивно или плътно, може да създаде значителна кривина на пространство-времето. По принцип гравитационното поле на тези обекти кара пространство-времето да се изкривява около тях. Черните дупки са най-крайният пример, но пространство-времето се изкривява и около други плътни мъртви звезди, като неутронни звезди и бели джуджета, както и около изключително масивни обекти, като галактически купове.

Изследователите откриват, че при тези сценарии гравитацията все още може да повлияе на флуктуациите в квантовите полета дотолкова, че да доведе до появата на нови частици, много подобни на лъчението на Хокинг, без да е необходим катализатор от типа на хоризонта на събитията.

"Това означава, че обектите без хоризонт на събитията, като например остатъците от мъртви звезди и други големи обекти във Вселената, също имат този вид излъчване", посочва съавторът Хайно Фалке (Heino Falcke).

"И след много дълъг период от време това би довело до това, че всичко във Вселената в крайна сметка ще се изпари, точно както черните дупки. Това променя не само разбирането ни за лъчението на Хокинг, но и представата ни за Вселената и нейното бъдеще."

Вселената може да не загине никога, а "тъмната енергия" да доведе до още Големи взривове

В близкото бъдеще обаче няма за какво да се притеснявате. На черна дупка с масата на Слънцето (с диаметър на хоризонта на събитията само 6 километра, между другото) ще й трябват 1064 години, за да се изпари. Имаме време за убиване, преди всички да изчезнем в студено кълбо светлина.

Справка: Gravitational Pair Production and Black Hole Evaporation
Michael F. Wondrak, Walter D. van Suijlekom, Heino Falcke https://arxiv.org/abs/2305.18521 Статията е приета за публикуване в Physical Review

Източник: Wild Study Shows Everything in The Universe Will Eventually Evaporate, ScienceАlert