Оказывается, драматический обрыв горизонта событий может быть не столь критичным для этого процесса – достаточно крутой наклон в искажении пространства-времени может сделать то же самое. Авторами работы являются астрофизики Майкл Вондрак, Вальтер ван Суйлеком и Хейно Фальке из Радбудского университета в Нидерландах.
Смотрите также Ученые зафиксировали редкий распад бозона Хиггса, который может изменить наше представление о Вселенной
Почему исчезают черные дыры
Излучение Хокинга или что-то очень похожее на него может не ограничиваться черными дырами. Оно может быть везде, а это значит, что Вселенная очень медленно испаряется прямо на наших глазах.
Мы демонстрируем, что, кроме хорошо известного излучения Хокинга, существует еще и новая форма излучения,
– говорит Майкл Вондрак.
Излучение Хокинга – это то, что мы никогда не могли наблюдать, но теория и эксперименты указывают на его вероятность. Вот очень упрощенное объяснение того, как оно работает. Если вы что-то знаете о черных дырах, то, пожалуй, это то, что они являются "космическими пылесосами", которые засасывают все, что находится поблизости. Эти космические монстры имеют невероятную плотность: большую массу, упакованную в очень малое пространство. У такого плотного объекта гравитационное тяготение становится настолько сильным, что бегство из него становится невозможным – даже свет не может покинуть горизонт событий.
Хокинг математически показал, что горизонты событий могут вмешиваться в сложную смесь флуктуаций, пульсирующих в хаосе квантовых полей. Обычно взаимно погашаемые волны больше этого не делают, что приводит к дисбалансу вероятностей и порождает новые высокоэнергетические частицы вблизи горизонта событий, которые быстро забирают большое количество энергии черной дыры и приводят к стремительному исчезновению плотного объекта.
Похожий эффект Швингера происходит в электрических полях, где достаточно сильные флуктуации в квантовом поле могут нарушить баланс электрон-позитронных частиц. Однако для эффекта Швингера не нужен горизонт событий – лишь невероятно мощное поле.
Это актуально и для других объектов
Вондрак и его коллеги математически воспроизвели тот же эффект при различных гравитационных условиях. Они показали, что далеко за пределами черной дыры искривление пространства-времени играет большую роль в создании излучения. Там частицы уже разделены приливными силами гравитационного поля.
Что-угодно достаточно массивное или плотное может привести к значительному искривлению пространства-времени. Гравитационное поле этих объектов заставляет пространство-время искривляться вокруг них. Черные дыры являются наиболее экстремальным примером, но пространство-время также искривляется вокруг плотных мертвых звезд, таких как нейтронные и белые карлики, а также вокруг массивных объектов, таких как скопление галактик.
В этих сценариях, как обнаружили исследователи, гравитация все еще может влиять на флуктуацию квантовых полей достаточно, чтобы порождать новые частицы, очень похожие на излучение Хокинга, не требуя катализатора горизонта событий.
Через очень долгий период это привело бы к тому, что все во Вселенной в конце концов испарилось бы, подобно черным дырам. Это меняет не только наше понимание излучения Хокинга, но и наш взгляд на Вселенную и ее будущее,
– заключают исследователи.
Впрочем, вам не о чем беспокоиться в ближайшем будущем. Черной дыре с диаметром горизонта событий всего 6 километров (масса такой будет равна массе Солнца) понадобится 1064 года, чтобы испариться. Однако размеры черных дыр иногда настолько гигантские, а звезд в космосе настолько много, что всей Вселенной понадобятся миллиарды лет.