Zespół naukowców potwierdził przewidywania Stephena Hawkinga dotyczące parowania czarnych dziur przez promieniowanie Hawkinga, chociaż dokonał kluczowej modyfikacji. Według ich badań horyzont zdarzeń (granica, poza którą nic nie może uciec przed przyciąganiem grawitacyjnym czarnej dziury) nie jest tak ważny, jak wcześniej sądzono w produkcji promieniowania Hawkinga. Zamiast tego grawitacja i zakrzywienie czasoprzestrzeni odgrywają ważną rolę w tym procesie. To spostrzeżenie rozszerza zasięg promieniowania Hawkinga na wszystkie duże obiekty we wszechświecie, co oznacza, że w wystarczająco długim okresie wszystko we wszechświecie może wyparować.
Badania pokazują, że Stephen Hawking miał w większości rację co do parowania czarnych dziur przez promieniowanie Hawkinga. Jednak badanie podkreśla, że horyzont zdarzeń nie jest niezbędny dla tego promieniowania, a grawitacja i zakrzywienie czasoprzestrzeni odgrywają ważną rolę. Wyniki wskazują, że wszystkie duże obiekty, nie tylko czarne dziury, mogą ostatecznie wyparować w wyniku podobnego procesu promieniowania.
Nowe badania teoretyczne przeprowadzone przez Michaela Wondraka, Waltera van Swijelkoma i Heino Falka z Radboud University pokazują, że Stephen Hawking miał rację co do czarnych dziur, choć nie do końca. Z powodu promieniowania Hawkinga czarne dziury ostatecznie wyparują, ale horyzont zdarzeń nie jest tak krytyczny, jak sądzono. Grawitacja i zakrzywienie czasoprzestrzeni również powodują to promieniowanie. Oznacza to, że wszystkie duże obiekty we wszechświecie, takie jak pozostałości gwiazd, ostatecznie wyparują.
Wykorzystując sprytne połączenie fizyki kwantowej i teorii grawitacji Einsteina, Stephen Hawking argumentował, że spontaniczne tworzenie i anihilacja par cząstek musi zachodzić w pobliżu horyzontu zdarzeń (punktu, poza którym nie ma ucieczki przed siłą grawitacji[{” 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)] Jest najwyższy na dużych odległościach. Źródło: Listy przeglądowe materiałów
spirala
W tym nowym badaniu naukowcy z Radboud University ponownie przyjrzeli się temu procesowi i zbadali, czy istnienie horyzontu zdarzeń jest krytyczne. Połączyli techniki z fizyki, astronomii i matematyki, aby zbadać, co się stanie, jeśli takie pary cząstek powstaną w pobliżu czarnych dziur. Badanie wykazało, że nowe cząstki mogą powstawać również daleko poza tym horyzontem. Michael Wondrak: „Udowadniamy, że oprócz dobrze znanego promieniowania Hawkinga istnieje również nowa forma promieniowania”.
Wszystko wyparowuje
Van Suijlekom: „Pokazujemy, że daleko od czarnej dziury zakrzywienie czasoprzestrzeni odgrywa dużą rolę w powstawaniu promieniowania. Cząstki są już tam rozdzielane przez siły pływowe w polu grawitacyjnym.” Chociaż wcześniej uważano, że żadne promieniowanie nie jest możliwe bez horyzontu zdarzeń, to badanie pokazuje, że taki horyzont nie jest konieczny.
Falk: „Oznacza to, że obiekty bez horyzontów zdarzeń, takie jak pozostałości po martwych gwiazdach i inne duże obiekty we wszechświecie, również mają ten rodzaj promieniowania. Po bardzo długim czasie spowoduje to, że wszystko we wszechświecie ostatecznie wyparuje, zupełnie jak czarne dziury. ”To nie tylko zmienia nasze rozumienie promieniowania Hawkinga, ale także nasze spojrzenie na wszechświat i jego przyszłość”.
Badanie zostało opublikowane 2 czerwca br 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.
„Amatorski przedsiębiorca. Profesjonalny ekspert od internetu. Człowiek zombie. Nieuleczalny badacz popkultury”.