Inte så lätt att föreställa sig, med tanke på den mångfald av former som fattas av materia i Universum, under miljontals år, det var bara neutral gas atomerna väte och helium. Och på samma sätt, det är svårt att föreställa sig att en dag, i en miljon miljarder år alla stjärnor förmörkas. Det är bara det som återstår av våra fortfarande är vid liv… Universum och de svarta hålen. Men de kommer inte att leva för evigt. I samband med detta en intressant fråga är född. Vad händer när ett svart hål förlora tillräckligt med energi som ett resultat av Hawking-strålning, så att dess energitäthet kommer inte längre att kunna upprätthålla en singularitet med ett event horizon? Det är, när det svarta hålet kommer att upphöra att vara ett “svart hål” på grund av att Hawking-strålning?
För att besvara denna fråga är det viktigt att förstå vad som faktiskt är ett svart hål.
Svarta hål är vanligtvis bildas av kollapsen av den kärna av massiv stjärna, när de använt kärnbränsle upphör att syntetisera tyngre grundämnen. Avmattning och upphörande av syntes, i kärnan minskar trycket av strålning, som var det enda som höll stjärnan från gravitationell kollaps. Medan de yttre skikten ofta upplevt den växande fusion reaktion, fanning den tidigare stjärnan i en supernova, kärnan kollapsar först till en neutronstjärna, men om massan är för stor, neutroner kvanta kollaps i den mörka ännu mer tät som ett svart hål. Även svart hål bildas när en neutron star kommer att få tillräckligt med massa från följeslagare och korsar den tröskel som krävs för att förvandlas till ett svart hål.
Ur synvinkel av gravitationen för att bli ett svart hål, du behöver bara för att få tillräckligt mycket massa i en tillräckligt liten volym av rymden som ens ljus kan inte komma ut. Varje vikt, inklusive planeten Jorden har en escape velocity: den hastighet som du behöver för att utvecklas till fullo dra sig tillbaka från den gravitationella attraktion på ett visst avstånd (t ex, avstånd från centrum av Jorden till sin yta) från dess masscentrum. Men om tillräckligt mycket massa att escape velocity blir lika med ljusets hastighet, i detta fall, ingenting kommer att kunna övervinna detta hinder, eftersom ingenting kan överskrida ljusets hastighet.
Är avståndet från centrum av massa där escape velocity är lika med ljusets hastighet — kalla det R — avgör storleken på event horizon av ett svart hål. Men det faktum att under sådana förhållanden, materia existerar, har en mer subtil konsekvens: den här frågan skulle kollapsa in i en singularitet. Vi kan anta att det måste vara ett tillstånd av materia som är stabila och i en viss volym inom event horizon, men det är fysiskt omöjligt.
För att visa yttre styrka, inre partikeln har för att skicka en partikel-bärare krafter från centrum av massa till händelse horisonten. Men bäraren makt är också begränsad av ljusets hastighet, och oavsett var du befinner dig inom event horizon, alla ljus-gillar kurvor slutet på mitten. För långsamma och tunga partiklar är ännu värre. Så snart som du och bilda ett svart hål med event horizon, all materia inuti för att krypa upp i en singularitet.
Och eftersom ingenting kan undkomma ett svart hål, skulle du tro att ett svart hål kommer att förbli så för evigt. Och om inte för kvantfysik, då skulle det ha varit. Men i kvantfysik det är en noll summan av inneboende energi till rymden: quantum vakuum. I ett krökt rum, kvantum vakuum förvärvar väldigt annorlunda egenskaper än hemma, och det finns inga fält, krökning, vilket skulle vara större än nära singularity av ett svart hål. Kombinera dessa två lagar av natur — kvantfysik och relativistiska tid nära ett svart hål — och få fenomenet Hawking-strålning.
Beräkningar av kvantfältteori i krökta rymden ge en överraskande beslut: i rymden kring event horizon av ett svart hål avger en termisk strålning från en svart kropp. Och mindre event horizon, en större krökning av utrymme i närheten event horizon, och tillsammans med den högre graden av Hawking-strålning. Om Solen var ett svart hål, temperatur Hawking-strålning skulle vara 62 nanokelvin; om du tog ett svart hål i mitten av vår galax, 4 000 000 gånger tyngre än solen, temperaturen skulle ha varit 15 femtoceller, eller 0,000025% av den strålning temperaturen på ett mindre objekt.
Detta innebär att de mindre svarta hål, desto snabbare sönderfall, och länge leve den stora. Ett svart hål med solens massa skulle finnas runt 1067 år att försvinna, men det svarta hålet i centrum av vår galax kommer att leva i 1020 gånger längre. Det är intressant att fram till den allra sista sekunden av det svarta hålet kommer att förbli event horizon. Efter bildandet av singularitet, och är fortfarande event horizon — det kommer att förbli en singularitet tills dess, tills massan inte kommer att vara noll.
Detta är dock sista sekund av livet i det svarta hålet kommer att leda till mycket specifika och kraftfulla utgåvan av energi. När massan faller 228 ton, är det en signal om att det är exakt en sekund. Storleken av event horizon vid denna tid kommer att vara yoctometre 340 eller 3,4 x 10-22: storleken av en våglängd av en foton med en energi som överstiger den energi som av någon partikel som någonsin har producerats TANK. I detta sista sekund kommer att släppas 2.05 x 1022 joule energi, fem miljoner megaton TNT. Det är som om en miljoner vätebomber exploderade i den lilla bit av utrymme, det är den sista etappen av avdunstning av ett svart hål.
Vad kommer att finnas kvar? Bara den utgående strålning. I den tidigare lokalen var en singularitet, där massan och, möjligen, kostnad och rörelsemängdsmoment fanns i en oändligt liten volym, är inte mer. Utrymmet kommer att återställas till sitt nonsingular tillstånd, som om det var ingenting innan. Men när det händer, universum kommer att ha tid att göra allt sitt arbete biljoner gånger. Det blir inga fler inga stjärnor eller andra ljuskällor, förångas när den första svarta hål. Och det är ingen “tröskel” efter som det skulle hända. Bara ett svart hål måste helt avdunsta. Och så vitt vi vet, det blir bara strålning.
Med andra ord, om du tittar på när det avdunstar den sista svarta hål som finns i vårt Universum, skulle du bara se en svart tomrum i rymden, där det inte skulle finnas något ljus, inga tecken på aktivitet för över 10100 år eller mer. En plötslig stark explosion av strålning av en viss spektrum och det värde som skulle vara den sista gången vårt observerbara universum badar i-strålning. Avdunstning av den sista svarta hålet kommer att bli den sista gången, när universum kommer att säga: “låt det vara ljus!
Vad händer när det avdunstar, singularity av ett svart hål?
Ilya Hel