Az univerzumban minden elpárolgásra van ítélve – Hawking sugárzáselmélete nem korlátozódik a fekete lyukakra

Kutatók egy csoportja megerősítette Stephen Hawking előrejelzését a fekete lyukak Hawking-sugárzással történő párolgásáról, bár lényeges módosítást hajtottak végre. Kutatásaik szerint az eseményhorizont (az a határ, amelyen túl semmi sem kerülheti el a fekete lyuk gravitációs vonzását) közel sem olyan fontos, mint amit korábban a Hawking-sugárzás előállítása során gondoltak. Ehelyett a gravitáció és a téridő görbülete játszik fontos szerepet ebben a folyamatban. Ez a felismerés kiterjeszti a Hawking-sugárzás hatótávolságát az univerzum összes nagy objektumára, ami azt jelenti, hogy elég hosszú időn belül minden az univerzumban elpárologhat.

A kutatások azt mutatják, hogy Stephen Hawkingnak többnyire igaza volt a Hawking-sugárzás által elpárolgó fekete lyukakkal kapcsolatban. A tanulmány azonban kiemeli, hogy ehhez a sugárzáshoz nem elengedhetetlen az eseményhorizont, és fontos szerepet játszik a gravitáció és a téridő görbülete. Az eredmények azt mutatják, hogy minden nagy objektum, nem csak a fekete lyukak, végül elpárologhat egy hasonló sugárzási folyamat következtében.

Michael Wondrak, Walter van Swijelkom és Heino Falk, a Radboud Egyetem új elméleti kutatásai azt mutatják, hogy Stephen Hawkingnak igaza volt a fekete lyukakkal kapcsolatban, bár nem teljesen. A Hawking-sugárzás miatt a fekete lyukak végül elpárolognak, de az eseményhorizont nem olyan kritikus, mint gondolták. A gravitáció és a téridő görbülete is ezt a sugárzást okozza. Ez azt jelenti, hogy az univerzum minden nagy objektuma, például a csillagmaradványok, végül elpárolog.

Stephen Hawking a kvantumfizika és az Einstein-féle gravitációs elmélet okos kombinációjával azt állította, hogy a részecskepárok spontán létrejöttének és megsemmisülésének az eseményhorizont közelében kell megtörténnie (az a pont, amelyen túl nincs menekvés a gravitációs erő elől).[{” 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)] Nagy távolságokon a legmagasabb. Kredit: Anyagellenőrző levelek

spirál

Ebben az új tanulmányban a Radboud Egyetem kutatói újra megvizsgálták ezt a folyamatot, és megvizsgálták, hogy az eseményhorizont létezése kritikus-e. A fizika, a csillagászat és a matematika technikáit kombinálták, hogy megvizsgálják, mi történik, ha ilyen részecskepárok jönnek létre a fekete lyukak közelében. A tanulmány kimutatta, hogy ezen a horizonton túl is létrejöhetnek új részecskék. Michael Wondrak: „Bizonyítjuk, hogy a jól ismert Hawking-sugárzás mellett létezik egy új sugárzási forma is.”

Minden elpárolog

Van Suijlekom: „Megmutatjuk, hogy a fekete lyuktól távol a téridő görbülete nagy szerepet játszik a sugárzás előidézésében. A részecskéket ott már a gravitációs térben árapály-erők választják el.” Míg korábban azt hitték, hogy sugárzás nem lehetséges eseményhorizont nélkül, ez a tanulmány azt mutatja, hogy ilyen horizontra nincs szükség.

Falk: „Ez azt jelenti, hogy az eseményhorizonttal nem rendelkező objektumok, mint például a halott csillagok maradványai és más nagyméretű objektumok az univerzumban, szintén rendelkeznek ilyen típusú sugárzással. Nagyon hosszú idő után az univerzumban minden elpárolog. akárcsak a fekete lyukak.” Ez nemcsak a Hawking-sugárzásról alkotott felfogásunkat változtatja meg, hanem a világegyetemről és annak jövőjéről alkotott képünket is.”

A tanulmány június 2-án jelent meg DOI: 10.1103/PhysRevLett.130.221502