Ученые раскрыли тайну превращения черных дыр в белые

Физики провели расчёты и пришли к выводу, что чёрные дыры способны переходить в новую фазу существования. После снижения массы до планковского уровня, около 20 микрограммов, объект утрачивает способность поглощать свет и начинает его испускать.

Первичные чёрные дыры

Согласно одной из гипотез, первичные чёрные дыры сформировались в первые мгновения после Большого взрыва в результате флуктуаций чрезвычайно горячей и плотной материи. В отличие от астрофизических чёрных дыр, возникающих при коллапсе массивных звёзд, такие объекты остаются гипотетическими и пока не обнаружены. Часть учёных предполагает, что они могли полностью испариться за 13,8 млрд лет существования Вселенной.

Исчезновение подобных объектов связывают с излучением Хокинга. Согласно установленной зависимости, чем меньше масса чёрной дыры, тем выше её температура и быстрее процесс испарения. Чёрные дыры звёздной массы, масса которых в сотни раз превышает массу Солнца, обладают низкой температурой и способны существовать дольше возраста Вселенной.

Ранее считалось, что первичные чёрные дыры обладают настолько малой массой, что не могут пережить процесс полного испарения.

Новые расчёты времени жизни

Исследователь из Колледжа науки Эберли Даниэль Параизо и его коллеги установили, что продолжительность существования чёрных дыр может превышать прежние оценки. По словам Параизо, речь идёт об объектах, которые могли возникнуть в ранней Вселенной и пока не зафиксированы наблюдениями, однако остаются интересными для поиска. Работа опубликована на arXiv.

Чёрная дыра начинает «умирать» с момента испускания теплового излучения, известного как излучение Хокинга. Основной вопрос касается финальной стадии этого процесса.

Особый интерес вызывает поведение объекта при достижении планковской массы, равной примерно 20 микрограммам. Для сравнения этот вес сопоставим с волоском брови человека или яйцом блохи.

Планковский предел

Параизо описал возможные сценарии дальнейшей эволюции первичной чёрной дыры после снижения массы до планковского уровня. Один из вариантов предполагает постепенное исчезновение горизонта событий — границы, за которой свет и излучение не могут покинуть объект.

Команда провела математическое моделирование. Чёрная дыра с начальной массой около 1 млрд тонн может распадаться примерно за миллиард лет, постепенно испуская излучение Хокинга до достижения планковского предела. Объект массой около 1 тонны ведёт себя иначе и переходит к этому состоянию практически мгновенно после «взрыва».

Переход в белую дыру

Ранее предполагалось, что оставшиеся 20 микрограммов испаряются минимум за одну секунду. Новые расчёты показывают, что этот остаток может оставаться почти стабильным. После достижения пороговой массы чёрная дыра начинает испускать «очищающее» излучение, переходя в режим, характерный для белой дыры.

Белые дыры рассматриваются как гипотетические объекты, являющиеся временной инверсией чёрных дыр. В отличие от них, такие объекты не поглощают материю и излучение, а, напротив, непрерывно их отталкивают.

Читать далее →