Najpoznatija teorija Stephena Hawkinga o crnim rupama nedavno je dobila zlokobno ažuriranje – ono koje proglašava da je sve u svemiru osuđeno na nestanak. Godine 1974. Hawking je predložio da crne rupe na kraju ispare gubitkom onoga što je danas poznato kao Hawkingovo zračenje, odnosno postupno odvođenje energije u obliku čestica svjetlosti koje izviru oko neizmjerno snažnih gravitacijskih polja crnih rupa. U lipnju je pak obavljeno ažuriranje te teorije koja sugerira da Hawkingovo zračenje nije stvoreno samo krađom energije iz crnih rupa, već iz svih objekata s dovoljnom masom. Ako je teorija točna, to znači da će sve u svemiru na kraju nestati, njegova energija polako istječe iz njega u obliku svjetlosti.
“To znači da objekti bez horizonta događaja, to jest gravitacijska točka bez povratka iza koje ništa, čak ni svjetlost, ne može pobjeći crnoj rupi, kao što su ostaci mrtvih zvijezda i drugi veliki objekti u svemiru, također imaju ovu vrstu zračenja”, rekao je u izjavi glavni autor Heino Falcke, profesor astrofizike na Sveučilištu Radboud u Nizozemskoj. “I, nakon jako dugog razdoblja, to bi dovelo do toga da sve u svemiru na kraju ispari, baš kao i crne rupe. To mijenja ne samo naše razumijevanje Hawkingovog zračenja, već i naš pogled na svemir i njegovu budućnost.” Istraživači su svoja otkrića objavili 2. lipnja u časopisu Physical Review Letters, a prenosi ih Live Science.
O čemu se zapravo radi
Prema teoriji kvantnog polja, ne postoji nešto poput praznog vakuuma. Svemir umjesto toga vrvi sićušnim vibracijama koje, ako su prožete s dovoljno energije, nasumično se rasprsnu u virtualne čestice, proizvodeći vrlo niskoenergetske pakete svjetlosti ili fotone. U radu objavljenom 1974. godine, Hawking je slavno predvidio da će ekstremna gravitacijska sila koja se osjeća na ušcima crnih rupa, njihovih horizonta događaja, na ovaj način pozvati fotone u postojanje.
Gravitacija, prema Einsteinovoj općoj teoriji relativnosti, iskrivljuje prostor-vrijeme, tako da se kvantna polja sve više iskrivljuju što se više približavaju ogromnom gravitacijskom potezu singularnosti crne rupe. Zbog nesigurnosti i neobičnosti kvantne mehanike, Hawking je rekao da ovo savijanje stvara nejednake džepove različito gibajućeg vremena i naknadne skokove energije preko polja.
Ove energetske neusklađenosti čine da se fotoni pojavljuju u zgrčenom prostoru oko crnih rupa, crpeći energiju iz polja crne rupe kako bi mogli eksplodirati u postojanje. Ako čestice tada pobjegnu iz crne rupe, ova krađa energije navela je Hawkinga da zaključi da će – tijekom ogromnog vremenskog razdoblja puno dužeg od trenutne starosti svemira – crne rupe na kraju izgubiti svu svoju energiju i potpuno nestati.
Kako su došli do zaključka
Ali ako je gravitacijsko polje sve što je potrebno za proizvodnju kvantnih fluktuacija i fotona, što sprječava bilo koji objekt s masom koja iskrivljuje prostor-vrijeme da stvori Hawkingovo zračenje? Treba li Hawkingovo zračenje posebno stanje horizonta događaja crne rupe ili se može proizvesti bilo gdje u svemiru? Kako bi ispitali ova pitanja, autori nove studije analizirali su Hawkingovo zračenje kroz leću dugo predviđanog procesa nazvanog Schwinger efekt, u kojem se materija teoretski može generirati iz snažnih izobličenja uzrokovanih elektromagnetskim poljem.
Primjenom okvira Schwingerovog efekta na Hawkingovu teoriju, teorijski fizičari proizveli su matematički model koji je reproducirao Hawkingovo zračenje u prostorima koji su iskusili raspon jakosti gravitacijskog polja. Prema njihovoj novoj teoriji, horizont događaja nije neophodan da bi energija polako iscurila iz masivnog objekta u obliku svjetlosti; gravitacijsko polje objekta dovoljno je dobro samo po sebi.
Još se čeka potvrda
“Pokazujemo da daleko izvan crne rupe zakrivljenost prostor-vremena igra veliku ulogu u stvaranju zračenja”, rekao je drugi autor Walter van Suijlekom, profesor matematike na Sveučilištu Radboud.. “Čestice su tamo [iza crne rupe] već razdvojene plimnim silama gravitacijskog polja.” Nije jasno što teorija istraživača znači u stvarnosti. Moguće je da će, kako materija koja čini zvijezde, neutronske zvijezde i planete stariti, na kraju proći energetski prijelaz u potpuno novo stanje ultraniske energije.
To bi moglo biti dovoljno da na kraju svu materiju pretvori u crne rupe, koje bi mogle nastaviti polako ispuštati svjetlost sve dok i one ne nestanu bez traga. Nažalost, sve su ovo samo nagađanja koja čekaju potvrdu. Kako bi shvatili je li to pravo predviđanje konačne sudbine našeg svemira, fizičari će morati uočiti nešto Hawkingovog zračenja koje se proizvodi oko gravitacijski gustih objekata – i oko crnih rupa i planeta, zvijezda ili neutronskih zvijezda. Ako je svemu suđeno da nestane u bljesku hladnog svjetla, trebalo bi biti mnogo mjesta za traženje.
