Введение: Черные дыры не одни в своем испарении
Искусственное изображение нейтронной звезды, теряющей массу через Хокинг-подобное излучение.
До недавнего времени считалось, что излучение Хокинга — уникальное свойство черных дыр, которое со временем приводит к их испарению. Однако физики из Радбоудского университета (Нидерланды) предложили революционную идею: все объекты во Вселенной — от белых карликов до человека — могут испаряться через аналогичный процесс. Это открытие меняет наше понимание долгосрочной судьбы Вселенной.
1. Что такое излучение Хокинга?
В 1975 году Стивен Хокинг предположил, что черные дыры не полностью «черные». На их горизонте событий возникают квантовые флуктуации , где пары частиц и античастиц рождаются и аннигилируют. Однако вблизи черной дыры одна частица может уйти вовне, а другая — упасть внутрь. Этот процесс, известный как излучение Хокинга , приводит к потере массы черной дыры и её медленному испарению.
Ключевой вывод:
- Чем меньше черная дыра, тем быстрее она испаряется.
- Для звездных черных дыр этот процесс занимает ~10⁶⁷ лет.
2. Новая теория: испарение всех объектов
Сравнение скорости испарения черных дыр, нейтронных звезд и белых карликов.
В 2023 году профессор Хейно Фалке и его команда показали, что любые массивные объекты могут испаряться через похожий на Хокинговское излучение процесс. В новом исследовании они рассчитали, что:
- Белые карлики (самые долгоживущие звезды) исчезнут через 10⁷⁸ лет .
- Нейтронные звезды и черные дыры испарятся за 10⁶⁷ лет , несмотря на их разную массу.
- Луна и человек теоретически могут испариться за 10⁹⁰ лет .
Цитата профессора Фалке:
«Итак, конец Вселенной наступит гораздо раньше, чем мы думали, но всё равно это колоссальное время — миллиарды миллиардов миллиардов лет».
3. Почему нейтронные звезды и черные дыры испаряются одинаково?
Черная дыра (слева) и нейтронная звезда (справа) — оба теряют массу через гравитационное излучение.
Неожиданный результат:
Несмотря на более сильное гравитационное поле, черные дыры не испаряются быстрее , чем нейтронные звезды.
Объяснение д-ра Майкла Вондрака:
«Черные дыры не имеют поверхности, поэтому часть излучения возвращается обратно. Это тормозит процесс. У нейтронных звезд есть поверхность, и они эффективнее теряют массу».
Механизм:
- При квантовых флуктуациях вблизи массивного объекта пара частиц может рождаться в его гравитационном поле.
- Одна частица уходит в пространство, другая — поглощается объектом, снижая его массу.
- Для объектов с поверхностями (звезды, планеты) этот процесс работает иначе, чем для черных дыр.
4. Как долго просуществует Вселенная?
Предыдущие оценки:
- Белые карлики могут жить до 10¹¹⁰⁰ лет (без учета нового механизма).
Новый расчет:
- Если учитывать гравитационное излучение, конец Вселенной наступит через 10⁷⁸ лет .
Почему так долго?
- Гравитационное излучение — крайне слабый эффект. Даже для массивных объектов потеря массы ничтожно мала.
- Например, Солнце через 10⁶⁷ лет потеряет 1% массы, а через 10⁷⁸ лет — всё, что останется.
Цитата профессора Вальтера ван Суйлекома:
«Это междисциплинарный прорыв. Соединение астрофизики, квантовой физики и математики открывает новые горизонты. Мы хотим понять, как работает Вселенная на самом деле».
5. Практические последствия: от черных дыр до человека
Белые карлики (желтые) испаряются дольше, чем нейтронные звезды (синие).
- Черные дыры : Испаряются за ~10⁶⁷ лет.
- Белые карлики : ~10⁷⁸ лет.
- Луна и человек : ~10⁹⁰ лет (теоретически).
Проблема масштаба:
- Эти числа настолько велики, что даже звучат абсурдно. Однако для квантовой физики это важные пределы.
- Например, человек (масса
70 кг) будет испаряться дольше, чем черная дыра массой Солнца (10³⁰ кг).
Почему это важно?
- Помогает понять, как гравитация взаимодействует с квантовыми полями.
- Позволяет проверить пределы теории Хокинга.
6. Критика и ограничения
- Другие процессы : Авторы признают, что Вселенная может исчезнуть раньше из-за других факторов (например, расширения пространства или распада протонов).
- Экспериментальная проверка : Наблюдение этого процесса невозможно из-за его чрезвычайно малой интенсивности.
- Теоретическая база : Механизм гравитационного испарения требует подтверждения в рамках квантовой гравитации.
Цитата профессора Фалке:
«Это пока теоретический расчет. Но он заставляет нас задуматься: возможно, все объекты в конце концов исчезнут».
7. Будущее исследований: квантовая гравитация и новые эксперименты
- Квантовая гравитация : Чтобы подтвердить теорию, нужны новые модели, объединяющие ОТО и квантовую механику.
- Экспериментальные аналоги : Ученые ищут способы смоделировать этот эффект в лаборатории (например, через акустические черные дыры).
- Междисциплинарная наука : Исследование требует синтеза астрофизики, квантовой теории и математического анализа.
Заключение: Вселенная — не вечна
Когда все звезды и черные дыры исчезнут, останется лишь холодный вакуум.
Новое исследование Фалке и его команды показывает, что все объекты во Вселенной — от черных дыр до человека — могут испаряться через гравитационное излучение. Хотя эти сроки настолько огромны, что даже звучат абстрактно, сама возможность такого процесса открывает новые горизонты в физике.
Если теория верна, то Вселенная, какой мы её знаем, в конце концов исчезнет, оставив после себя лишь холодный, безжизненный вакуум . Но для этого потребуется время, которое превышает все известные эпохи.
Примечание:
Статья основана на теоретических расчетах Falcke et al. (2025), опубликованных в Journal of Cosmology and Astroparticle Physics . Все изображения иллюстрируют концепцию испарения объектов через гравитационное излучение.
Подписывайтесь на канал, у нас есть, а будет еще больше интересных статей.
Оригинал статьи на нашем сайте: https://ocosmose.ru/astronomiya/uchenye-utverzhdayut-chto-obekty-v-nashej-vselennoj-isparyayutsya-bystree-chem-predpolagalos/