Фізики випадково зробили нове відкриття про чорні діри

9

Враховуючи, що наші перші прямі виявлення, що підтверджують існування чорних дір, відбулися тільки в цьому столітті, людство можна пробачити за те, що воно не знає деяких речей про ці загадкові космічні об’єкти.

Ми навіть не знаємо всього, чого не знаємо – факт, який став очевидний у новому відкритті. Виконуючи рівняння для квантової гравітації, поправки на ентропію чорної діри, пара фізиків виявила, що чорні діри чинять тиск на простір навколо них.

Безумовно, тиск невеликий – але це відкриття дивно узгоджується з прогнозом стівена хокінга про те, що чорні діри випускають випромінювання і, отже, не тільки мають температуру, але і повільно стискаються з плином часу за відсутності акреції.

“наше відкриття, що чорні діри шварцшильда мають тиск, а також температуру, є ще більш захоплюючим, враховуючи, що це було повною несподіванкою”, – сказав фізик і астроном ксав’є калмет з університету сассекса у великобританії.

” якщо розглядати чорні діри тільки в рамках загальної теорії відносності, можна показати, що в їх центрах є сингулярність, в якій закони фізики, як ми їх знаємо, повинні порушуватися. Є надія, що коли квантова теорія поля буде включена в загальну теорію відносності, ми зможемо знайти новий опис чорних дір”.

Коли вони зробили своє відкриття, калмет і його колега з університету сассекса, фізик і астроном фолкерт кейперс, виконували обчислення з використанням квантової теорії поля, намагаючись дослідити горизонт подій чорної діри.

Зокрема, вони намагалися зрозуміти флуктуації на горизонті подій чорної діри, які коригують її ентропію, міру переходу від порядку до безладу.

Поки вони виконували ці обчислення, калмет і кейперс продовжували натрапляти на додаткову цифру, яка фігурувала в їх рівняннях, але їм знадобився час, щоб розпізнати, на що вони дивляться, – тиск.

“момент падіння шпильки, коли ми зрозуміли, що загадковий результат у наших рівняннях говорить нам про те, що чорна діра, яку ми вивчаємо, має тиск – після декількох місяців боротьби з нею – був надихаючим”, – сказав койперс.

Незрозуміло, що викликає тиск, і, за розрахунками команди, воно дуже маленьке. Більш того, він негативний – виражається як-2e -46 бар для чорної діри з масою сонця в порівнянні з 1 бар землі на рівні моря.

Це означає саме те, що звучить так: чорна діра буде скорочуватися, а не рости. Це узгоджується з прогнозом хокінга, хоча на даний момент неможливо визначити , як негативний тиск пов’язаний з випромінюванням хокінга, або навіть чи пов’язані ці два явища.

Однак це відкриття може мати цікаві наслідки для наших спроб зіставити загальну теорію відносності (на макрорівні) з квантовою механікою (яка працює в надзвичайно малих масштабах).

Вважається, що чорні діри відіграють ключову роль у цьому починанні. Сингулярність чорної діри математично описується як одновимірна точка надзвичайно високої щільності, в якій загальна теорія відносності порушується, але гравітаційне поле навколо неї можна описати тільки релятивістськи.

З’ясування того, як ці два режими поєднуються один з одним, також може допомогти вирішити дійсно складну проблему чорної діри. Відповідно до загальної теорії відносності, інформація, яка зникає за межами чорної діри, може зникнути назавжди. За квантовою механікою цього не може бути. Це інформаційний парадокс чорної діри, і математичне дослідження простору-часу навколо чорної діри може допомогти вирішити його.

“наша робота є кроком у цьому напрямку”, – сказав калмет, – і хоча тиск, який чиниться чорною дірою, яку ми вивчали, є крихітним, той факт, що він присутній, відкриває багато нових можливостей, що охоплюють вивчення астрофізики, частинки фізика та квантова фізика”.

Нагадаємо, раніше повідомлялося, що .