Теория Стивена Хокинга, предполагающая, что черные дыры могут быть не вечными
Чёрные дыры часто изображают как космические пылесосы — области пространства, в которых гравитационное притяжение настолько велико, что ничто, даже свет, не может вырваться наружу. Ранее считалось, что они вечны, бесконечны и неустанно поглощают материю и энергию. Но в 1974 году всё изменилось: физик Стивен Хокинг выдвинул революционную идею — чёрные дыры могут излучать радиацию и постепенно испаряться со временем.
Если вы хотите читать больше интересных историй, подпишитесь на наш телеграм канал: https://t.me/deep_cosmos
Понимание излучения Хокинга
Теория Хокинга основана на пересечении квантовой механики и общей теории относительности. В квантовом вакууме постоянно возникают и аннигилируются пары частица-античастица. Вблизи горизонта событий — границы, за которой невозможно вернуться — эти пары могут быть разделены. Когда одна частица втягивается в чёрную дыру, а вторая уходит в космос, чёрная дыра теряет крошечную часть своей массы. Этот процесс, известный как излучение Хокинга, говорит о том, что чёрные дыры не полностью "чёрные", а со временем испускают излучение.
Медленное испарение массивных чёрных дыр
Скорость испускания излучения Хокинга обратно пропорциональна массе чёрной дыры. Следовательно, массивные чёрные дыры, такие как те, что возникают при коллапсе звёзд, теряют массу крайне медленно и испаряются очень долго. Например, чёрной дыре с массой, сопоставимой с массой нашего Солнца, потребуется около 10⁶⁷ лет на полное испарение — срок, во много раз превышающий нынешний возраст Вселенной.
Первичные чёрные дыры и быстрое испарение
С другой стороны, маленькие чёрные дыры, возможно сформировавшиеся в ранней Вселенной (так называемые первичные чёрные дыры), испаряются куда быстрее. По мере того как они теряют массу, интенсивность излучения Хокинга возрастает, достигая кульминации в виде мощного энергетического взрыва. Этот финальный взрыв эквивалентен одновременному взрыву миллионов водородных бомб и выбрасывает в космос высокоэнергетические гамма-лучи.
Первичные чёрные дыры с начальными массами менее приблизительно 10¹² килограммов имели бы срок жизни, меньший, чем нынешний возраст Вселенной, и, вероятно, уже испарились. Однако более массивные первичные чёрные дыры могут существовать и по сей день, так как их испарение идёт намного медленнее.
Трудности наблюдения излучения Хокинга
Излучение Хокинга до сих пор остаётся крайне трудным для непосредственного наблюдения, так как его сигнал чрезвычайно слаб. Тем не менее исследователи рассматривают косвенные методы, например, поиск гамма-всплесков, которые могут быть последними мгновениями испаряющихся первичных чёрных дыр. Космический гамма-телескоп NASA Fermi — один из основных инструментов, ведущих охоту за признаками этих неуловимых явлений.
Физические последствия и парадокс информации
Теория Хокинга имеет серьёзные последствия для физики, особенно в отношении сохранения информации — одного из краеугольных принципов квантовой механики. Предположение о том, что информация может быть уничтожена в чёрных дырах, породило "информационный парадокс чёрной дыры", спровоцировав бесконечные дебаты и исследования, направленные на переосмысление фундаментальных законов Вселенной.
Заключение
Открытие Стивена Хокинга изменило наше представление о чёрных дырах — от вечных и неизменных объектов к динамическим телам, обладающим конечным сроком жизни. Хотя полное испарение массивных чёрных дыр произойдёт только в очень далёком будущем, излучение Хокинга уже сегодня продолжает проверять и углублять наше понимание Вселенной, объединяя квантовую механику и общую теорию относительности.