Малые черные дыры могут жить достаточно долго перед превращением в белые: астрофизики
Общая теория относительности гласит, что черные дыры живут вечно. Когда материя пересекает горизонт событий, она остается внутри навсегда. Горизонт событий — это невидимая граница вокруг черной дыры, из-за которой не может вырваться даже свет. Как только объект пересекает эту черту, пути назад больше нет. Квантовая физика описывает этот процесс иначе. Частицы туннелируют сквозь горизонт событий, поэтому черная дыра медленно теряет массу. Чем легче дыра, тем быстрее она отдает энергию.
Стивен Хокинг подсчитал, что черная дыра массой с наше Солнце испарится примерно за двойку с шестьюдесятью семью нулями лет. Если дыра тяжелее, это число нужно умножить на куб ее массы. Вселенной всего около 10 миллиардов лет, поэтому обычные черные дыры кажутся бессмертными.
Законы Хокинга перестают работать, если черная дыра весит намного меньше Солнца. Астрономы называют такие объекты первичными черными дырами. Они предполагают, что именно из них состоит темная материя. Недавно физики опубликовали новую работу, где иначе вычислили минимальный срок жизни черной дыры. Ученые взяли за основу два принципа. Первый: вдали от черной дыры квантовые странности угасают, и формулы Хокинга снова работают. Второй: эффект квантовой запутанности со временем пропадает.
В результате физики вывели новую формулу. Чтобы узнать минимальный срок жизни черной дыры, нужно возвести ее массу в четвертую степень, а затем разделить на редуцированную постоянную Планка в степени три вторых.
Исследователи также доказали, что черная дыра испаряется в три этапа. Сначала она теряет массу по правилам Хокинга, затем наступает переходный этап, а в конце — фаза запутанности. Чтобы узнать максимальный возраст дыры и описать ее финал, физикам потребуется полноценная теория квантовой гравитации.
Новая математическая модель детально показывает, как ведут себя малые черные дыры. Физики выяснили, что такие объекты иногда становятся метастабильными. В этот момент они отталкивают материю, а не притягивают ее. Похожим образом должны вести себя гипотетические белые дыры.
Белая дыра работает как точная противоположность черной. В нее ничего не может проникнуть снаружи, зато она выбрасывает вещество и энергию в открытый космос. Если первичные черные дыры существуют, они могли терять массу около миллиарда лет, а затем стать похожими на белые дыры. Астрономы пока не обнаружили такие объекты, но новая работа показывает, что их стоит искать дальше.
Читайте также:
На обложке генерация ProКосмос
Самое популярное
