Naukowcy: wszystkie duże obiekty we Wszechświecie z czasem znikną

Jak wykazali w swoich teoretycznych badaniach Michael Wondrak, Walter van Suijlekom i Heino Falcke z Radboud University Nijmegen (Holandia), zmarły w roku 2018 Stephen Hawking najprawdopodobniej miał rację co do czarnych dziur - ile by nie pochłonęły, z czasem cała ich masa zamieni się w promieniowanie (promieniowanie Hawkinga), chociaż otaczający je horyzont zdarzeń nie jest aż tak ważny, jak się naukowcowi wydawało.

Nowe badania (DOI: 10.48550/arXiv.2305.18521) wskazują, że również grawitacja oraz zakrzywienie czasoprzestrzeni wywołują to promieniowanie. Oznacza to, że wszystkie duże obiekty we Wszechświecie, na przykład pozostałości gwiazd, z czasem znikną, zamieniając się w promieniowanie.

Łącząc fizykę kwantową i teorię grawitacji Einsteina, Stephen Hawking dowodził, że w pobliżu horyzontu zdarzeń (punktu, poza którym nie ma ucieczki przed siłą grawitacji czarnej dziury) musi zachodzić spontaniczne tworzenie i anihilacja par cząstek. Cząstka i jej antycząstka powstają z pola kwantowego, po czym natychmiast ulegają anihilacji. Czasami jednak cząstka wpada do czarnej dziury, a druga cząstka może się wydostać (promieniowanie Hawkinga). Według Hawkinga ostatecznie doprowadziłoby to do odparowania czarnych dziur.

Naukowcy z Radboud University jeszcze raz przyjrzeli się temu procesowi i zbadali, czy obecność horyzontu zdarzeń jest rzeczywiście kluczowa. Połączyli techniki z fizyki, astronomii i matematyki, aby zbadać, co się stanie, jeśli tego rodzaju pary cząstek powstaną w otoczeniu czarnych dziur. Jak się okazało, nowe cząstki mogą powstawać również daleko poza horyzontem zdarzeń. "Wykazujemy, że oprócz dobrze znanego promieniowania Hawkinga istnieje również nowa forma promieniowania" - zaznaczył Michael Wondrak.

„Pokazujemy, że daleko poza czarną dziurą krzywizna czasoprzestrzeni odgrywa dużą rolę w tworzeniu promieniowania. Cząsteczki są już tam rozdzielane przez siły pływowe pola grawitacyjnego - wskazał Van Suijlekom. - Podczas gdy wcześniej uważano, że żadne promieniowanie nie jest możliwe bez horyzontu zdarzeń, nasze badanie pokazuje, że ten horyzont nie jest konieczny".

Jak podsumował Falcke: „Oznacza to, że obiekty bez horyzontu zdarzeń, takie jak pozostałości martwych gwiazd i inne duże obiekty we Wszechświecie, również mają tego rodzaju promieniowanie. A po bardzo długim czasie doprowadziłoby to do tego, że wszystko we Wszechświecie ostatecznie wyparowałoby, tak jak czarne dziury. Zmienia to nie tylko nasze rozumienie promieniowania Hawkinga, ale także nasze spojrzenie na Wszechświat i jego przyszłość”.(PAP)

Autor: Paweł Wernicki

pmw/ agt/