Cosa succede quando evapora singolarità di un buco nero?

Non è così facile immaginare, considerando la varietà di forme che prende la materia dell'Universo, che nel corso di milioni di anni, c'erano solo gli atomi neutri di gas di idrogeno e di elio. E allo stesso modo è difficile immaginare che un giorno, attraverso quadrilioni di anni, tutte le stelle si oscurano. Rimangono solo i resti della nostra vita l'Universo e buchi neri. Ma essi non vivranno per sempre. In relazione con la quale nasce una domanda interessante. Cosa succede quando il buco nero perde energia sufficiente a causa della radiazione di Hawking, in modo che la sua densità energetica non è più in grado di mantenere la singolarità con l'orizzonte degli eventi? Cioè quando il buco nero cesserà di essere un buco nero a causa della radiazione di Hawking?

Per rispondere a questa domanda, è importante capire che in realtà è un buco nero.

I buchi Neri si formano di solito durante il collasso del nucleo di una stella massiccia, quando il nucleare combustibile smette di sintetizzare elementi più pesanti. Mentre il rallentamento e la cessazione di sintesi, nel nucleo scende la pressione di radiazione, che è stato l'unico che ha tenuto la stella dal collasso gravitazionale. Mentre gli strati esterni sono spesso sperimentano una crescente reazione di sintesi, gonfiando l'ex stella supernova, primo nucleo collassa in una stella di neutroni, ma se la massa è troppo grande, da soli neutroni коллапсируют ancora più denso lo stato di un buco nero. Anche un buco nero può formare, se una stella di neutroni raggiunge abbastanza massa da una stella compagna e varcherà la soglia necessaria per trasformare in un buco nero.

Dal punto di vista della gravità, per diventare un buco nero, basta comporre una massa sufficiente sufficiente una piccola quantità di spazio, da cui anche la luce non può uscire. Ogni massa, tra cui il pianeta Terra, ha la velocità di fuga: la velocità, che è necessario sviluppare per uscire completamente dall'attrazione gravitazionale di una certa distanza (ad esempio, la distanza dal centro della Terra fino alla sua superficie) dal suo centro di massa. Ma se la massa è sufficiente, per la velocità di fuga è pari alla velocità della luce, in questo caso, nulla è in grado di superare questa barriera, perché nulla può superare la velocità della luce.

È la distanza dal centro di massa, dove la velocità di fuga è uguale alla velocità della luce — chiamiamolo R — determina la dimensione dell'orizzonte degli eventi di un buco nero. Ma il fatto è che in queste condizioni c'è la materia, ha ancora un discreto conseguenza: questa materia deve collassare in una singolarità. Si può supporre che deve esistere uno stato della materia, che sarà stabile e di essere in una certa misura all'interno dell'orizzonte degli eventi, ma è fisicamente impossibile.

Per manifestare una forza esterna, interna particella deve inviare la particella-trasportatore di potere dal centro di massa verso l'orizzonte degli eventi. Ma questo portatrice di forza è limitata velocità della luce, e a prescindere di dove si trovi all'interno dell'orizzonte degli eventi, tutti светоподобные curve finiscono al centro. Per le massicce di particelle ancora peggio. Non appena si crea un buco nero con l'orizzonte degli eventi, tutta la materia all'interno di caglio in una singolarità.

E poiché nulla può lasciare un buco nero, si potrebbe pensare che il buco nero rimarrà tale per sempre. E se non fosse per la fisica quantistica, così sarebbe stato. Ma in fisica quantistica c'è diverso da zero la quantità di energia intrinseca più spazio: il vuoto quantistico. In uno spazio curvo vuoto quantistico assume un altre proprietà, piuttosto che in un piano, e non esistono aree, la curvatura che sarebbe stato più di un vicino singolarità di un buco nero. Allineare i due di questi la legge della natura — la fisica quantistica e relativistica dello spazio-tempo vicino al buco nero e ottiene il fenomeno della radiazione di Hawking.

Calcolare la teoria quantistica dei campi in uno spazio curvo, danno una decisione sorprendente: lo spazio circostante l'orizzonte degli eventi di un buco nero, viene emessa radiazione termica di un corpo nero. E meno orizzonte degli eventi, maggiore è la curvatura dello spazio vicino all'orizzonte degli eventi, e con maggiore velocità radiazione di Hawking. Se il nostro Sole fosse un buco nero, la temperatura della radiazione di Hawking sarebbe stata di 62 нанокельвина; se hai preso un buco nero al centro della nostra galassia, a 4 000 000 volte più massiccia del sole, la temperatura era di 15 фемтокельвинов, o 0,000025% della temperatura della radiazione di un oggetto più piccolo.

Questo significa che meno di un buco nero, più velocemente si rompe, e vivono più a lungo più grande. Un buco nero di massa solare esisterà circa 10⁶⁷ di anni prima di evaporazione, ma il buco nero al centro della nostra galassia è di vivere in 10²⁰ volte più a lungo. La cosa interessante è che fino all'ultimo secondo dell'esistenza di quel buco nero, rimarrà l'orizzonte degli eventi. Dopo la formazione di singolarità — e mentre rimane l'orizzonte degli eventi — rimarrà singolarità, finché la massa non diventa zero.

Tuttavia, questo l'ultimo secondo di vita di un buco nero porterà a molto specifico e potente rilascio di energia. Quando il peso scende a 228 tonnellate, è un segnale che rimane esattamente un secondo. La dimensione dell'orizzonte degli eventi di questo periodo sarà di 340 йоктометров, o 3,4 x 10^-22: la dimensione di una lunghezza d'onda di un fotone con energia, energia superiore a qualsiasi particella, che mai ha prodotto un CARRO armato. In questo ultimo secondo sarà rilasciato 2,05 x 10²² joule di energia, cinque milioni di megatoni di tnt equivalente. E ' come se un milione di fusione di bombe sono esplose in un piccolo pezzo dispazio; questa è la fase finale di evaporazione di un buco nero.

Che cosa rimane? Semplicemente una fuga di radiazioni. Se prima lo spazio era singolarità, in cui la massa, e anche, forse, carica e momento angolare c'erano infinitamente piccolo volume, non c'è più. Lo spazio si riprenderà prima del suo несингулярного di stato, come se non c'era nulla prima di questo. Ma quando questo accade, l'Universo ha avuto tempo di fare tutte le cose miliardi di volte. Non rimarrà più niente di stelle o altre fonti di luce, quando sarà evaporato il primo buco nero. E non esiste una «soglia», dopo che questo dovrebbe accadere. Solo un buco nero deve evaporare completamente. E per quanto ci riguarda, rimarrà solo la radiazione.

In Altre parole, se si fosse osservato, come evapora l'ultima buco nero nel nostro Universo, si vedrebbe solo un vuoto nero dello spazio, in cui non ci sarebbe nessuna luce, nessun segno di attività già in corso da 10¹⁰⁰ anni o più. Improvvisa una potente unità flash radiazione di un certo spettro e la grandezza sarà l'ultima volta, quando il nostro osservata l'Universo dopo la radiazione. L'evaporazione dell'ultima buco nero sarà ultima volta, quando l'Universo dirà: sia la luce!