Un studiu bizar arată că întregul Univers se va evapora

Conform unei celebre teorii a lui Stephen Hawking, găurile negre se evaporă în timp, pierzând treptat masa sub forma unui tip ciudat de radiație, pe măsură ce orizontul evenimentelor face ravagii în câmpurile cuantice din jur. Acum, un nou studiu arată că tot Universul se va evapora.

Dar se pare că orizontul de evenimente ar putea să nu fie atât de critic pentru acest proces, până la urmă. Potrivit noilor cercetări ale astrofizicienilor Michael Wondrak, Walter van Suijlekom și Heino Falcke, de la Universitatea Radboud (Țările de Jos), o pantă suficient de abruptă în curbura spațiului-timp ar putea face același lucru.

• Un rezervor uriaș de aur din nucleul Pământului se scurge spre suprafață
• Lumina călătorește prin Univers fără a pierde energie. Dar cum?

Asta înseamnă că radiația Hawking, sau altceva foarte asemănător, ar putea să nu se limiteze la găurile negre. S-ar putea aplica peste tot, ceea ce înseamnă că tot Universul se va evapora la un moment dat.

Într-un final, tot Universul se va evapora

„Demonstrăm că, pe lângă bine-cunoscuta radiație Hawking, există și o nouă formă de radiație”, spune Wondrak. Radiația Hawking nu a putut fi observată niciodată, dar teoria și experimentele sugerează că este plauzibilă.

Iată o explicație foarte simplificată a modului în care funcționează. Ceea ce cu toții știm despre găurile negre este că sunt un fel de „aspiratoare” cosmice, care absorb gravitațional tot ce se află în vecinătatea lor, cu o finalitate inexorabilă.

Acest lucru este mai mult sau mai puțin adevărat, dar găurile negre nu au mai multă gravitație decât alte corpuri cu o masă echivalentă. Ceea ce au ele în plus este densitate: multă masă împachetată într-un spațiu foarte, foarte mic.

La o anumită apropiere de acest obiect dens, atracția gravitațională devine atât de puternică încât viteza de evacuare (viteza necesară pentru a scăpa) este imposibil de atins. Nici măcar viteza luminii în vid, cel mai rapid lucru din Univers, nu este suficientă. Acea proximitate este cunoscută sub numele de orizont de evenimente, explică Science Alert.

Radiația Hawking

Hawking a arătat matematic că orizonturile evenimentelor ar putea interfera cu amestecul complex de fluctuații care se răspândesc prin haosul câmpurilor cuantice. Undele care s-ar anula în mod normal nu mai fac acest lucru, ceea ce duce la un dezechilibru al probabilităților care produce noi particule.

Energia din aceste particule generate spontan este legată direct de gaura neagră. Găurile negre minuscule ar avea particule de înaltă energie care se formează în apropierea orizontului de evenimente, ceea ce ar transporta rapid cantități mari din energia găurii negre și ar face ca obiectul dens să dispară rapid.

Găurile negre mari ar străluci cu o lumină rece în moduri care ar fi greu de detectat, făcând ca gaura neagră să-și piardă treptat energia sub formă de masă într-un timp foarte lung.

Un fenomen foarte asemănător are loc ipotetic în câmpurile electrice. Cunoscute sub numele de efect Schwinger, fluctuațiile suficient de puternice dintr-un câmp cuantic electric pot perturba echilibrul particulelor virtuale electron-pozitroni, făcând să apară mai multe astfel de particule.

Spre deosebire de radiația Hawking, totuși, efectul Schwinger nu are nevoie de un orizont de evenimente, ci doar de un câmp uluitor de puternic.

Știința din spatele concluziei că tot Universul se va evapora

Întrebându-se dacă există o modalitate prin care să apară particule în spațiu-timpul curbat, similar cu efectul Schwinger, Wondrak și colegii săi au reprodus matematic același efect într-o serie de condiții gravitaționale.

„Arătăm că mult dincolo de o gaură neagră, curbura spațiu-timpului are un rol important în crearea radiației. Particulele sunt deja separate acolo de forțele de maree ale câmpului gravitațional”, explică van Suijlekom.

Orice lucru suficient de masiv sau de dens poate produce o curbură semnificativă a spațiu-timpului. Practic, câmpul gravitațional al acestor obiecte face ca spațiu-timpul să se deformeze în jurul lor.

Găurile negre sunt cel mai extrem exemplu, dar spațiu-timpul se curbează și în jurul altor stele moarte dense, cum ar fi stelele neutronice și piticele albe, precum și în jurul obiectelor extrem de masive, cum ar fi clusterele de galaxii.

În aceste scenarii, au descoperit cercetătorii, gravitația încă poate afecta fluctuațiile câmpurilor cuantice suficient pentru a da naștere la noi particule foarte asemănătoare cu radiația Hawking, fără a necesita catalizatorul unui orizont de evenimente.

În cât timp se evaporă o gaură neagră?

„Asta înseamnă că obiectele fără un orizont de evenimente, cum ar fi rămășițele de stele moarte și alte obiecte mari din Univers, au și ele acest tip de radiație”, spune Falcke.

„Și, după o perioadă foarte lungă, asta înseamnă că tot Universul se va evapora, similar cu găurile negre. Acest lucru schimbă nu numai înțelegerea radiației Hawking, ci și viziunea noastră asupra Universului și a viitorului său”, continuă cercetătorul.

Totuși nu aveți de ce să vă faceți griji în viitorul apropiat. O gaură neagră cu masa Soarelui (cu un diametru al orizontului de evenimente de doar 6 kilometri) ar avea nevoie de 1.064 de ani pentru a se evapora.

Cercetarea a fost publicată în Physical Review Letters și este disponibilă pe arXiv.

Vă recomandăm să citiți și:

Test de cultură generală. Este Pluto o planetă?

Strălucirea misterioasă din galaxia spirală Messier 64 a fost explicată de astronomi

Cercetătorii vor să înțeleagă modul în care exploziile solare accelerează particule la viteze impresionante

Webb a observat vapori de apă în atmosfera unei exoplanete cu o temperatură de până la 2.700 grade Celsius