Zespół naukowców potwierdził przewidywania Stephena Hawkinga dotyczące parowania czarnych dziur przez promieniowanie Hawkinga, chociaż dostarczył kluczową modyfikację. Według ich badań horyzont zdarzeń (granica, poza którą nic nie może uciec grawitacyjnemu przyciąganiu czarnej dziury) nie jest tak ważny, jak wcześniej sądzono, w wytwarzaniu promieniowania Hawkinga. Zamiast tego grawitacja i zakrzywienie czasoprzestrzeni odgrywają znaczącą rolę w tym procesie. To spostrzeżenie rozszerza zakres promieniowania Hawkinga na wszystkie duże obiekty we wszechświecie, sugerując, 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 krzywizna czasoprzestrzeni odgrywają znaczącą rolę. Odkrycia sugerują, 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 Suijlekoma i Heino Falcke z Radboud University wykazały, 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 istotny, jak sądzono. Grawitacja i zakrzywienie czasoprzestrzeni również powodują to promieniowanie. Oznacza to, że wszystkie duże obiekty we wszechświecie, takie jak pozostałości po gwiazdach, w końcu 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: Fizyczne listy przeglądowe

Spirala

W tym nowym badaniu naukowcy z Radboud University ponownie przyjrzeli się temu procesowi i zbadali, czy obecność horyzontu zdarzeń jest rzeczywiście kluczowa. Połączyli techniki z fizyki, astronomii i matematyki, aby zbadać, co się stanie, jeśli takie pary cząstek powstaną w otoczeniu czarnych dziur. Badanie wykazało, że nowe cząstki mogą powstawać również daleko poza tym horyzontem. Michael Wondrak: „Pokazujemy, że oprócz dobrze znanego promieniowania Hawkinga istnieje również nowa forma promieniowania”.

Wszystko wyparowuje

Van Suijlekom: „Pokazujemy, że daleko poza czarną dziurą krzywizna czasoprzestrzeni odgrywa dużą rolę w tworzeniu promieniowania. Cząsteczki są już tam rozdzielane przez siły pływowe pola grawitacyjnego”. Podczas gdy wcześniej uważano, że żadne promieniowanie nie jest możliwe bez horyzontu zdarzeń, to badanie pokazuje, że ten horyzont nie jest konieczny.

Falcke: „Oznacza to, że obiekty bez horyzontu zdarzeń, takie jak pozostałości martwych gwiazd i inne duże obiekty we wszechświecie, również mają ten rodzaj promieniowania. A po bardzo długim czasie doprowadziłoby to do tego, że wszystko we wszechświecie ostatecznie wyparowałoby, tak jak czarne dziury. Zmienia to nie tylko nasze rozumienie promieniowania Hawkinga, ale także nasze spojrzenie na wszechświat i jego przyszłość”.

Badanie zostało opublikowane 2 czerwca br