Испарится всё

В теории Стивена Хокинга черные дыры испаряются так. В вакууме постоянно зарождаются и исчезают виртуальные пары частица–античастица. Если одна частица зародится внутри черной дыры, а другая — снаружи, то они никогда не найдут друг друга, чтобы аннигилировать. То есть частица вылетит из черной дыры и унесет из нее часть массы; такие частицы составляют излучение Хокинга. В пределе выходит, что все черные дыры когда-то испарятся, что внушает оптимизм: во Вселенной с испаряющимися дырами идет постоянный круговорот материи.

Михаэль Вондрак, Вальтер ван Сюйлек и Хейно Фальке из Радбаудского университета в Неймегене решили пойти дальше и посмотреть, а что будет, если частицы родятся просто в сильном гравитационном поле (Physical Review Letters, 2023). Исследователи опирались на эффект Швингера, согласно которому в сильном электрическом поле с напряженностью выше 1018 В/м виртуальные заряженные частицы становятся реальными, поскольку за время неопределенности, следующем из принципа Гейзенберга, успевают так разлететься, что их аннигиляция будет невозможной.

Все сказанное об эффекте Швингера можно переложить с электрического на гравитационное поле: оно также способно разорвать виртуальную пару частиц и превратить их в реальные. Расчет показал, что на некотором расстоянии от черной дыры имеется зона, где из вакуума рождаются частицы, а затем улетают прочь, унося массу дыры в виде излучения, подобного хокинговскому. Да и дыра не нужна: достаточные по силе поля имеются у нейтронных звезд и других компактных объектов, возникших при коллапсах звезд. Теперь задача астрономов найти идущее от них излучение хокинговского типа и подтвердить, что вещество во Вселенной постоянно сжимается, а сильно сжавшись — испаряется, обеспечивая динамическое равновесие.

Иллюстрация: Alfred Taubenberger