Излучение Хокинга

Что происходит после коллапса звезды? Как квантовая физика описывает излучение, которое исходит от черной дыры? Что происходит с черной дырой, когда она сокращается? На эти и другие вопросы ответил исследователь Кембриджского университета Хади Годазгар в рамках проекта Serious Science, созданного командой ПостНауки.

Излучение Хокинга — это феномен, связанный с черными дырами. Черные дыры — это особенные объекты в природе. Чтобы описать черные дыры, представьте, что стоите на поверхности Земли и подпрыгиваете. Вы подпрыгиваете вверх и затем приземляетесь обратно, потому что гравитация притягивает вас обратно к Земле. Представьте, что вы подпрыгиваете еще сильнее и с большей скоростью. Вы подпрыгните выше, но все равно вернетесь на поверхность. Есть определенная скорость, которая называется второй космической скоростью, и если вы подпрыгните на этой скорости, то вы преодолеете гравитацию Земли и попадете в космическое пространство. Так делают ракеты, например. На этой скорости или выше вы покинете планету. Но есть определенный объект, который называется черная дыра. Скорость, с которой вы должны подпрыгнуть, или скорость, которую вы должны задать на своей ракете, выше, чем скорость света. Это называется черной дырой. Люди говорят, что даже свет не может покинуть черную дыру.

Так что такое излучение Хокинга? Представьте, что есть черная дыра. Излучение Хокинга означает, что ничего не исходит из черной дыры, но, если вы посмотрите со стороны квантовой физики, черные дыры излучают радиацию. Они излучают энергию, и это излучение Хокинга. Я говорил, что ничего не исходит из черных дыр, но сейчас говорю, что что-то может исходить из них. Где объяснение излучения Хокинга? Объяснение в том, что в квантовой физике вы можете описать энергию частиц, и, прежде чем звезда разрушится, есть один вид описания энергии. Когда звезда разрушается и формирует черную дыру, пространство меняется. Это уже не то пространство, которое было. Звезда превращается в черную дыру, и это значит, что-то, что вы имеете в виду под энергией, тоже отличается от энергии частиц до формирования черной дыры. И это соотношение энергии до коллапса звезды и энергии после коллапса и есть то, что дает излучение Хокинга.

Черные дыры обладают температурой и излучают энергию. Когда они излучают энергию, они становятся меньше, потому что энергия сохраняется. Черная дыра с изначальной массой постепенно сокращается, но мы не знаем, что происходит в итоге. Черная дыра становится такой маленькой, что мы не можем использовать метод аппроксимации. Но один из сценариев — черные дыры исчезают.

Источник: Serious Science