Все во Вселенной обречено на испарение — теория излучения Хокинга не ограничивается черными дырами

Исследования показывают, что Стивен Хокинг был в основном прав относительно того, что черные дыры испаряются из-за излучения Хокинга. Однако в исследовании подчеркивается, что горизонт событий не является существенным для этого излучения, и что гравитация и кривизна пространства-времени играют важную роль. Результаты показывают, что все крупные объекты, а не только черные дыры, могут в конечном итоге испаряться из-за аналогичного процесса излучения.

Новое теоретическое исследование, проведенное Майклом Вондраком, Уолтером ван Свиделкомом и Хейно Фальком из Университета Радбауд, показывает, что Стивен Хокинг был прав в отношении черных дыр, хотя и не полностью. Из-за излучения Хокинга черные дыры в конечном итоге испарятся, но горизонт событий не так критичен, как считалось. Гравитация и искривление пространства-времени также вызывают это излучение. Это означает, что все крупные объекты во Вселенной, такие как остатки звезд, в конечном итоге испарятся.

Используя умную комбинацию квантовой физики и теории гравитации Эйнштейна, Стивен Хокинг утверждал, что спонтанное рождение и аннигиляция пар частиц должны происходить вблизи горизонта событий (точки, за которой невозможно убежать от гравитационной силы Земли).[{» attribute=»»>black hole). A particle and its anti-particle are created very briefly from the quantum field, after which they immediately annihilate. But sometimes a particle falls into the black hole, and then the other particle can escape: Hawking radiation. According to Hawking, this would eventually result in the evaporation of black holes.

Schematic of the presented gravitational particle production mechanism in a Schwarzschild spacetime. The particle production event rate is highest at small distances, whereas the escape probability [represented by the increasing escape cone (white)] Она самая высокая на больших расстояниях. Кредит: Письма с обзором материала

спираль

В этом новом исследовании исследователи из Университета Радбауд вновь обратились к этому процессу и исследовали, имеет ли решающее значение существование горизонта событий. Они объединили методы физики, астрономии и математики, чтобы выяснить, что происходит, если такие пары частиц создаются вблизи черных дыр. Исследование показало, что новые частицы могут создаваться и далеко за пределами этого горизонта. Майкл Вондрак: «Мы доказываем, что помимо хорошо известного излучения Хокинга существует еще и новая форма излучения».

Все испаряется

Ван Суйлеком: «Мы показываем, что вдали от черной дыры кривизна пространства-времени играет большую роль в возникновении излучения. Частицы уже разделены там приливными силами в гравитационном поле». Хотя ранее считалось, что никакое излучение невозможно без горизонта событий, это исследование показывает, что в таком горизонте нет необходимости.

Фальк: «Это означает, что объекты без горизонта событий, такие как остатки мертвых звезд и другие крупные объекты во Вселенной, также имеют этот тип излучения. Через очень долгое время это приведет к тому, что все во Вселенной в конечном итоге испарится, точно так же, как черные дыры.» Это не только меняет наше понимание излучения Хокинга, но и наш взгляд на вселенную и ее будущее».

Исследование было опубликовано 2 июня в DOI: 10.1103/PhysRevLett.130.221502

Michael Wondrak is excellence fellow at Radboud University and an expert in quantum field theory. Walter van Suijlekom is a Professor of Mathematics at Radboud University and works on the mathematical formulation of physics problems. Heino Falcke is an award-winning Professor of Radio Astronomy and Astroparticle Physics at Radboud University and known for his work on predicting and making the first picture of a black hole.