Черные дыры долгое время считались объектами, которые поглощают все и ничего не отдают. Но еще в прошлом веке было показано, что они способны испаряться — этот процесс известен как излучение Хокинга. Возле горизонта событий, границы, за которую не может вырваться даже свет, постоянно рождаются и тут же исчезают пары частиц. Иногда одна из них падает внутрь черной дыры, а второй удается ускользнуть наружу. Так черная дыра постепенно теряет массу и в конечном счете может полностью исчезнуть. По мнению самого Стивена Хокинга, в далеком будущем во Вселенной не останется ни одной.
Команда из Университета Радбода — астроном Хайно Фальке, физик Михаэль Вондрак и математик Вальтер ван Суйлеком — ранее уже показала, что горизонт событий не так важен для возникновения излучения, как принято считать. Теперь в журнале Communications in Mathematical Physics они опубликовали математическое доказательство, подтверждающее этот вывод.
Мы хотели сформулировать математически строгую модель как можно точнее. Нам нужно было строгое математическое доказательство того, что существует только временной горизонт и что Вселенная в конечном счете возвращается в свое исходное состояние.
Ван Суйлеком предложил модель, в которой гравитационное поле сначала включается, а затем полностью отключается. Все начинается с нуля, затем наступает период с сильным гравитационным полем, а после выключения остается след — излучение. Для расчетов исследователи использовали методы, разработанные для эффекта Швингера — явления, при котором материя спонтанно рождается в мощном электрическом поле. Модель пришлось доработать, чтобы она работала с гравитацией.
Решение пришло оттуда, откуда не ждали. Один из коллег ван Суйлекома у кофемашины упомянул уравнение XIX века, которое оказалось именно тем, чего не хватало. Когда уравнение смоделировали на компьютере, оно заработало. Ван Суйлеком признался, что чем дальше продвигаешься в математике, тем реже случаются такие моменты, когда все части головоломки складываются воедино.
Связь между эффектом Швингера и излучением Хокинга уже принесла множество новых идей. В этом взаимодействии астрономии, квантовой физики и математики еще многое предстоит открыть, уверены ученые.
Ранее Наука Mail рассказывала, что сверхмассивные черные дыры циклично просыпаются и засыпают.