Неужели черные дыры действительно испарятся? Новые исследования дают ответ на этот вопрос

В далеком 1974 Стивен Хокинг предложил миру одно из важных предсказаний того, что черные дыры рано или поздно просто испарятся. Согласно теории этого уникального человека, черные дыры нельзя назвать совершенно черными. Это — относительное понятие. Зато дыры точно выпускают частицы в пространство. И данное излучение откачивает достаточный объем энергии у этих огромнейших и сильнейших космических образований. Потеря такой подпитки в конечном итоге приведет к исчезновению черных дыр.

Хоть ученые и считали, что теория может быть верной, доказать этого не могли. И вот, впервые за столько лет исследователям удалось получить хоть нечто похожее на доказательство. Только полученное в лабораторных условиях. Проблема в том, что это самое излучение Хокинга чрезмерно слабо, чтобы даже самые чувствительные приборы современности могли бы его обнаружить.

По сути, у черных дыр настолько сильная гравитация, что даже наделенный скоростью света фотон не способен вырваться из подобного плена. Это — известный факт. Другой факт — утверждение, что вакуум пуст. В реальности, как уверяет огромное число исследователей, он не пуст, а кишит всевозможными частицами, всплывающими и после исчезающими в парах вещества — антивещества. Частицы антивещества обладают той же массой, что и их аналоги, вот только с противоположным электрическим зарядом.

Обычно после того, как появляется пара описанных частиц, она как бы сама себя и уничтожает из-за противоположности природы их происхождения. Вот только вблизи черной дыры обычная физика не работает. Дыра как бы раздвигает и ослабляет взаимодействие частиц и поглощая одну, вторую отпускает в пространство. Но дело в том, что отрицательная частица, поглощенная черной дырой, снижает массу дыры и ее энергию. Достаточно черной дыре поглотить слишком большое количество отрицательных частиц, и она просто перестанет существовать. Излучением Хокинга называют испарение в космос той самой оторвавшейся свободной частицы. Но поскольку излучение слишком слабо, приборам никак не удается его зафиксировать.

Так как наблюдать за исчезновением черных дыр в прострнастве невозможно, ученые разработали свой собственный вариант его измерения в условиях лаборатории.

Исследования

Джефф Штайнхауэр с командой исследователей из Израильского технологического университета в Хайфе применили крайне холодный газ, который называют конденсатом Бозе-Эйнштейна. Это было сделано для моделирования горизонта событий черной дыры, своеобразной невидимой ни для одного прибора границы, за которую ничто и никто не способно выйти. В струящийся поток ученые поместили нечто вроде скалы. Так получилось получить «водопад» газа. Когда частицы газа проходили через этот водопад, он преобразовывал достаточный объем потенциальной энергии в кинетическую, что позволило частицам протекать со скоростью большей скорости звука.

Вместо частиц обычной материи вещества и антивещества использовались пары квантовых звуковых волн или же фононов в газовом потоке. На слабой (медленной) стороне дыры фононы оставались способными передвигаться против газового потока. А вот на быстрой стороне, плененный силами черной дыры, фонон уже не мог вырваться и поглощался потоком сверхзвукового газа.

Хокинг предупреждал, что излучение частиц будет происходить в непрерывном спектре волн и энергии. Говорил и о том, что многое может сказать и температура региона событий. И сегодня ученым удалось подтвердить оба этих предположения.

Популярные материалы