Исчезают ли черные дыры?
Ничто в этой вселенной не длится вечно. Даже звезды, планеты и галактики в конце концов перестают существовать. Но разве черные дыры тоже перестают существовать в какой-то момент? Стивен Хокинг был первым, кто понял, что черные дыры не существуют вечно, и он показал, что в течение многих триллионов лет черные дыры сжимаются и исчезают из существования.
Излучение Хокинга
Стивен Хокинг обнаружил, что черные дыры на самом деле испускают форму излучения, называемую излучением Хокинга. Хотя мы обычно думаем о черных дырах как о космическом вакууме, всасывающем все вокруг, некоторые вещи действительно могут избежать гравитационного притяжения черной дыры. Каждую черную дыру окружает граница невозврата, называемая горизонтом событий. Горизонт событий - это граница, на которой скорость убегания черной дыры превышает скорость света. Все, что попадает за горизонт событий, теряется навсегда. Он называется горизонтом событий, потому что события, происходящие в пределах горизонта, не влияют на события, происходящие за пределами горизонта. Поскольку ничто, включая свет, не может вырваться за горизонт событий, как черные дыры испускают излучение Хокинга?
Чтобы понять, как возникает излучение Хокинга, важно понять определенный аспект квантового мира. В мельчайших масштабах энергия, содержащаяся в пространстве, может создавать так называемые пары античастиц. По сути, две частицы с противоположными зарядами могут самопроизвольно возникнуть. Поскольку их заряды противоположны, пары античастиц обычно сталкиваются и нейтрализуют друг друга, и поэтому их общий заряд равен нулю. Это позволяет парам античастиц самопроизвольно возникать, не нарушая сохранения массы и энергии. Когда энергетическое содержание пространства выше, пары античастиц становятся более частыми.
Вблизи горизонта событий черной дыры пары античастиц регулярно возникают и исчезают. Однако иногда, когда возникает пара античастиц, одна из частиц попадает в черную дыру, в то время как другая частица улетает в космос. Основываясь на математике излучения Хокинга, частица, которая всегда попадает в черную дыру, является отрицательно заряженной частицей. Когда отрицательная частица попадает в черную дыру, она фактически немного уменьшает массу черной дыры. Поскольку образуется бесчисленное множество пар античастиц, все они постепенно уменьшают общую массу черной дыры. Положительная частица избежит гравитационного притяжения черной дыры и улетит в космос, превратившись в излучение Хокинга.
Как долго существуют черные дыры?
Каждая черная дыра испускает излучение Хокинга, однако количество испускаемого излучения Хокинга напрямую связано с площадью поверхности черной дыры. Чем меньше черная дыра, тем больше излучения Хокинга она испускает. Большая черная дыра будет излучать меньше излучения Хокинга. Таким образом, большие черные дыры будут существовать дольше, чем меньшие черные дыры. На самом деле, большинство черных дыр во Вселенной излучают так мало излучения Хокинга, что ученым еще предстоит обнаружить излучение Хокинга в космосе.
Продолжительность жизни черных дыр, масса которых равна массе Солнца, оценивается в 10 ^67 лет. Это единица, за которой следуют 67 нулей, временная шкала, которую человеческий разум действительно не может постичь. Черные дыры будут существовать так долго, что даже меньшие черные дыры, которые мы можем видеть сегодня, будут существовать еще долго после того, как погаснут последние звезды.
