Каким будет конец Вселенной? Учёные считают, что всё испарится

Исследователи предложили теорию о новой форме излучения.

Согласно известной теории Стивена Хокинга, черные дыры постепенно испаряются, непрерывно теряя энергию и массу в виде странного излучения (его назвали излучением Хокинга). Это излучение возникает из-за квантовых эффектов вблизи горизонта событий черных дыр.

Но оказывается, что резкий обрыв горизонта событий, возможно, не так уж важен для этого процесса. Согласно новому исследованию астрофизиков Майкла Вондрака, Вальтера ван Суйлекома и Хейно Фальке из Университета Радбауд в Нидерландах, достаточно ощутимое искривление пространства-времени может сделать то же самое.

Это означает, что излучение Хокинга (или что-то очень похожее на него) распространяется не только на черные дыры. Оно может быть везде, и тогда можно сделать вывод: Вселенная очень медленно испаряется прямо у нас на глазах.

Мы никогда не наблюдали излучение Хокинга, но теория и эксперименты предполагают, что оно правдоподобно. Мы представляем черные дыры как своеобразные «космические пылесосы», гравитационно поглощающие все вокруг себя с неумолимым упорством. И это более-менее так, но дело вот в чем: черные дыры не могут похвастаться какой-то особенно сильной гравитацией по сравнению с другими телами эквивалентной массы.

Их главная особенность заключается в невероятной плотности: огромное количество массы упаковано в очень, очень маленькое пространство. В пределах определенной близости от этого плотного объекта гравитационное притяжение становится настолько сильным, что избежать его невозможно. Не получится сбежать даже со скоростью света в вакууме – самой быстрой во Вселенной.

Хокинг математически показал, что горизонты событий могут вмешиваться в сложную смесь флуктуаций, пронизывающих хаос квантовых полей. В результате частицы высокой энергии «уносит» из чёрной дыры, и плотный объект постепенно исчезает. 

TON 618: самая большая черная дыра с массой как у 40 миллиардов Солнц

читать

Маленькие черные дыры таким образом могут испариться довольно быстро по меркам Вселенной, а крупные будут терять свою энергию очень долго – и незаметно. Очень похожее явление гипотетически происходит в электрических полях. Достаточно сильные флуктуации электрического квантового поля могут нарушить баланс виртуальных электрон-позитронных частиц. Это явление известно как эффект Швингера, однако, в отличие от излучения Хокинга, эффекту Швингера не нужен горизонт – достаточно очень мощного поля.

Задаваясь вопросом, существует ли способ появления частиц в искривленном пространстве-времени, аналогичный эффекту Швингера, Вондрак и его коллеги математически воспроизвели тот же эффект в различных гравитационных условиях.

Согласно Общей теории относительности, вещество растягивает и сжимает ткань пространства-времени. По сути, гравитационное поле объектов вызывает искривление пространства-времени вокруг них. Черные дыры являются наиболее ярким примером, но пространство-время также искривляется вокруг других плотных мертвых звезд, таких как нейтронные звезды и белые карлики, а также чрезвычайно массивных объектов – таких как скопления галактик.

Исследователи обнаружили, что в этих сценариях гравитация все еще может влиять на флуктуации квантовых полей в достаточной степени, чтобы породить новые частицы, очень похожие на излучение Хокинга, не требуя триггера в лице горизонта событий.

Однако в ближайшем будущем нам не о чем беспокоиться. Даже черной дыре с массой Солнца на то, чтобы испариться, потребуется невероятное количество времени – примерно 10⁶⁴ лет. А уж Вселенной и того дольше. 

Какой будет смерть Солнца и как оно уничтожит жизнь на Земле?

читать