Дикое исследование показывает, что все во Вселенной в конечном итоге испарится

Согласно известной теории Стивена Хокинга, черные дыры со временем испаряются, постепенно теряя массу в виде излучения странного типа по мере того, как горизонт событий воздействует на окружающие квантовые поля.

Но это не так. оказывается, что драматический обрыв горизонта событий, возможно, не так важен для этого процесса. Согласно новому исследованию астрофизиков Майкла Вондрака, Вальтера ван Суйлекома и Хейно Фальке из Университета Радбауд в Нидерландах, достаточно крутой наклон кривизны пространства-времени может сделать то же самое.

Это означает, что Хокинг излучение или что-то очень похожее на него, возможно, не ограничивается черными дырами. Оно может быть повсюду, а это означает, что Вселенная очень медленно испаряется у нас на глазах.

«Мы демонстрируем, — говорит Вондрак, — что в дополнение к хорошо известному излучению Хокинга существует также новое форме излучения».

Излучение Хокинга — это то, что мы никогда не могли наблюдать, но теория и эксперименты предполагают, что оно правдоподобно.

Вот очень упрощенное объяснение того, как оно работает. Если вы что-нибудь знаете о черных дырах, то, вероятно, это космические пылесосы, гравитационно заглатывающие все вокруг себя с неумолимой целеустремленностью, верно?

Ну, это более или менее так, но черный дыры не обладают большей гравитацией, чем любое другое тело эквивалентной массы. Что у них есть, так это плотность: много массы упаковано в очень, очень маленькое пространство. В пределах определенной близости от этого плотного объекта гравитационное притяжение становится настолько сильным, что скорость убегания — скорость, необходимая для убегания, — невозможна. Недостаточно даже скорости света в вакууме, самой быстрой вещи во Вселенной. Эта близость известна как горизонт событий.

Хокинг математически показал, что горизонты событий могут вмешиваться в сложную смесь флуктуаций, пронизывающих хаос квантовых полей. Волны, которые обычно компенсируются, больше этого не делают, что приводит к дисбалансу вероятностей, который производит новые частицы.

Энергия внутри этих спонтанно генерируемых частиц напрямую связана с черной дырой. Крошечные черные дыры увидят образование частиц высокой энергии вблизи горизонта событий, которые быстро унесут большое количество энергии черной дыры и заставят плотный объект быстро исчезнуть.

Большие черные дыры будут светиться холодным светом. светятся так, что их было бы трудно обнаружить, в результате чего черная дыра постепенно теряет свою энергию и массу в течение гораздо более длительного времени.

A очень похожее явление гипотетически происходит в электрических полях. Известный как эффект Швингера, достаточно сильные флуктуации электрического квантового поля могут нарушить баланс виртуальных электрон-позитронных частиц, в результате чего некоторые из них появятся. Однако, в отличие от излучения Хокинга, эффекту Швингера не нужен горизонт — достаточно умопомрачительно мощного поля.

Интересно, существует ли способ появления частиц в искривленном пространстве-времени? аналогичный эффекту Швингера, Вондрак и его коллеги математически воспроизвели тот же эффект в различных условиях гравитации.

«Мы показываем, что далеко за пределами черной дыры кривизна пространства-времени играет большую роль. в создании радиации», — объясняет ван Суйлеком. «Частицы уже разделены там приливными силами гравитационного поля».

Все достаточно массивное или плотное может вызвать значительное искривление пространства-времени. По сути, гравитационное поле этих объектов вызывает искривление пространства-времени вокруг них. Черные дыры — наиболее яркий пример, но пространство-время также искривляется вокруг других плотных мертвых звезд, таких как нейтронные звезды и белые карлики, а также чрезвычайно массивных объектов, таких как скопления галактик.

В этих сценариях Исследователи обнаружили, что гравитация по-прежнему может влиять на флуктуации квантовых полей в достаточной степени, чтобы порождать новые частицы, очень похожие на излучение Хокинга, не требуя при этом катализатора в виде горизонта событий.

«Это означает, что объекты без горизонта событий, такие как остатки мертвых звезд и другие крупные объекты во Вселенной, также имеют такого рода излучение», — говорит Фальке.

«И по прошествии очень долгого времени это привело бы к со временем испаряются, как черные дыры. Это меняет не только наше понимание излучения Хокинга, но и наш взгляд на Вселенную и ее будущее».

В ближайшем будущем вам не о чем беспокоиться, хотя. Черной дыре массой Солнца (между прочим, с диаметром горизонта событий всего 6 километров или 3,7 мили) потребовалось бы 1064 года, чтобы испариться.

У нас есть время, чтобы убить, прежде чем мы все исчезает в холодном облачке света.

Исследование опубликовано в Physical Review Letters и доступно на arXiv.