Парадокс випромінювання чорних дір Стівена Гокінга може бути нарешті вирішений

Нове дослідження припускає, що чорні діри можуть не бути безликими, безструктурними утвореннями, якими їх передбачає загальна теорія відносності Ейнштейна. Натомість космічні монстри можуть бути химерними квантовими об’єктами, відомими як «заморожені зірки».

Хоча вони мають певну схожість з чорними дірами, гіпотетичні небесні тіла відрізняються критично, що потенційно може вирішити сумнозвісний радіаційний парадокс Гокінга (названий на честь покійного фізика Стівена Гокінга, який запропонував це явище). Цей парадокс виникає через те, що теоретичне випромінювання, яке випускає горизонт подій чорної діри, здається, не несе ніякої інформації про матерію, яка утворила чорну діру, що суперечить фундаментальному принципу квантової механіки, який стверджує, що інформація не може бути знищена.

Щобільше, на відміну від звичайних чорних дір, не очікується, що в центрах застиглих зірок буде сингулярність — точка нескінченної густини, що вирішує ще одне протиріччя між класичною картиною чорних дір і загальним правилом фізики про те, що нескінченності не можуть існувати в природі. Коли нескінченності з’являються в теорії, це зазвичай сигналізує про її обмеженість.

«Заморожені зірки — це тип імітаторів чорних дір: надкомпактні астрофізичні об’єкти, вільні від сингулярностей, без горизонту, але здатні імітувати всі спостережувані властивості чорних дір», — повідомив Рамі Брустейн, професор фізики з Університету Бен-Гуріона в Ізраїлі, в електронному листі до Live Science. «Якщо вони дійсно існують, то це вказувало б на необхідність суттєвої і фундаментальної модифікації загальної теорії відносності Ейнштейна».

Брустайн є провідним автором дослідження, що описує теорію заморожених зірок, опублікованого в липні в журналі Physical Review D.

Вирішення парадокса

Класична модель чорної діри, вперше описана Карлом Шварцшильдом у 1916 році, описує чорні діри як такі, що мають дві ключові особливості: сингулярність, де зосереджена вся маса, і горизонт подій — межу, з якої ніщо, навіть світло, не може втекти.

Однак ця модель стикається з серйозною проблемою, коли вводиться квантова механіка. У 1970-х роках Стівен Гокінг, як відомо, відкрив, що квантові ефекти поблизу горизонту подій повинні призводити до створення частинок з вакууму простору, процес, відомий як випромінювання Гокінга. Це випромінювання призведе до того, що чорна діра поступово втрачатиме масу і врешті-решт повністю випарується.