Badanie: Wszechświat ostatecznie rozpuści się i wyparuje



Nowe badanie radykalnie zrewidowało teorię Stephena Hawkinga z 1974 r. dotyczącą czarnych dziur, przewidując, że wszystkie obiekty we wszechświecie, które mają masę, ostatecznie rozpuszczą się i wyparują.

W 1974 r. brytyjski fizyk Stephen Hawking, który zmarł 14 marca 2018 r., przedstawił swoją teorię, zgodnie z którą czarne dziury ostatecznie wyparowują po utracie tego, co jest obecnie znane jako promieniowanie Hawkinga - stopniowe wycofywanie energii w postaci cząstek światła, które powstają wokół niezwykle silnych pól grawitacyjnych czarnych dziur. Nowa aktualizacja teorii sugeruje teraz, że promieniowanie Hawkinga jest wytwarzane nie tylko przez rabunek energii czarnych dziur, ale wszystkich obiektów o wystarczającej masie. Jeśli ta nowa teoria jest poprawna, oznacza to, że wszystko we wszechświecie ostatecznie zniknie i powoli wyemituje swoją energię w postaci światła.

Jak pisze zespół fizyków pod kierownictwem prof. Heino Falcke z holenderskiego Radboud University Nijmegen w swoim badaniu opublikowanym w czasopiśmie Physical Review Letters, w rzeczywistości oznacza to, że obiekty bez horyzontu zdarzeń (punkt grawitacyjny, poza którym nic, nawet światło, nie może uciec z czarnej dziury), takie jak pozostałości martwych gwiazd i innych dużych obiektów we wszechświecie, również musiałyby wykazywać tego rodzaju promieniowanie. A po bardzo długim czasie spowodowałoby to, że wszystko we wszechświecie ostatecznie wyparowałoby, tak jak czarne dziury. Zmienia to nie tylko nasze rozumienie promieniowania Hawkinga, ale także nasz pogląd na wszechświat i jego przyszłość.

Ponieważ zgodnie z kwantową teorią pola, nie ma czegoś takiego jak pusta próżnia. Zamiast tego przestrzeń roi się od maleńkich oscylacji, które po dostarczeniu wystarczającej ilości energii losowo rozpadają się na wirtualne cząstki i wytwarzają pakiety światła o bardzo niskiej energii, znane jako fotony. W swojej publikacji z 1974 roku Hawking przewidział, że ekstremalna siła grawitacji na horyzontach zdarzeń czarnych dziur będzie generować fotony w ten sposób. Zgodnie z ogólną teorią względności Einsteina, grawitacja zniekształca czasoprzestrzeń tak, że pola kwantowe stają się tym bardziej zniekształcone, im bardziej zbliżają się do potężnej siły grawitacyjnej osobliwości czarnej dziury.

Ze względu na nieokreśloność i dziwność mechaniki kwantowej, zniekształcenie to, według Hawkinga, tworzy nierównomierne kieszenie o różnym czasie, a następnie skoki energii w całym polu. Te niedopasowania energii powodują, że fotony pojawiają się w zniekształconej przestrzeni wokół czarnych dziur, pobierając energię z pola czarnej dziury, aby mogły się otworzyć. Kiedy cząstki następnie uciekają z czarnej dziury, ta kradzież energii doprowadziła Hawkinga do wniosku, że czarne dziury ostatecznie utracą całą swoją energię w bardzo długim okresie czasu - znacznie dłuższym niż obecny wiek wszechświata - i całkowicie znikną.

Ale jeśli pole grawitacyjne jest wystarczające do wytworzenia fluktuacji kwantowych i fotonów, to co stoi na przeszkodzie, aby jakikolwiek inny obiekt o masie zmieniającej czasoprzestrzeń również wytwarzał promieniowanie Hawkinga? Czy promieniowanie Hawkinga wymaga specjalnego warunku horyzontu zdarzeń czarnej dziury, czy też może być wytwarzane w dowolnym miejscu w przestrzeni? Aby zbadać te pytania, prof. Falcke i jego zespół przeanalizowali promieniowanie Hawkinga przez pryzmat od dawna przewidywanego procesu zwanego efektem Schwingera, w którym materia może być teoretycznie generowana z silnych zniekształceń pola elektromagnetycznego.

Stosując efekt Schwingera do teorii Hawkinga, udało im się stworzyć model matematyczny, który odtwarza promieniowanie Hawkinga w przestrzeniach o różnym natężeniu pola grawitacyjnego. Zgodnie z ich nową teorią, horyzont zdarzeń nie jest konieczny, aby energia w postaci światła powoli uciekała z masywnego obiektu; pole grawitacyjne obiektu jest wystarczające.

Co teoria naukowców oznacza w rzeczywistości, nie jest jasne. Możliwe jest, że materia tworząca gwiazdy, gwiazdy neutronowe i planety przejdzie transformację energetyczną do zupełnie nowego, bardzo niskiego stanu energetycznego w miarę starzenia się. Mogłoby to wystarczyć, aby cała materia zapadła się w czarne dziury, które następnie kontynuowałyby powolną emisję światła, aż w końcu również zniknęłyby bez śladu.

Jak dotąd jednak nawet to badanie pozostaje jedynie teorią, która musi zostać potwierdzona, aby można było dokonać prawdziwych przewidywań dotyczących losów naszego wszechświata. Aby to zrobić, naukowcy musieliby wykryć promieniowanie Hawkinga w pobliżu obiektów o dużej gęstości grawitacyjnej - zarówno w pobliżu czarnych dziur, jak i planet, gwiazd lub gwiazd neutronowych.

---

Amon
www.strefa44.pl
www.strefa44.com.pl