Вечно ли живеят черните дупки?

Това е един чудесен въпрос, на когото ми беше много интересно да потърся отговор.

Според общоприетото схващане, черната дупка е обект с толкова силна гравитация, че дори светлината не може да „избяга”. Дълго време се е считало, че тези невидими чудовища са бездънни ями, които поглъщат всякаква материя, доближила се прекалено много до тях и следователно живеят вечно. През 1974 г. обаче един учен променил тази картина. Използвайки законите на квантовата механика, британският физик Стивън Хокинг доказал, че черните дупки не са съвсем „черни”. Според неговите уравнения, в зоната близо до хоризонта на събитията на черните дупки се случва нещо странно.

От квантовата механика знаем, че пространството никога не е абсолютно празно. Ако започнем да увеличаваме с помощта на невъобразимо мощен микроскоп част от пространството, то ще стигнем до дължини, съизмерими с Планковата дължина — там започват чудесата на микросвета. Това, което ще видим е един бушуващ океан от частици, които сякаш изникват от нищото, след което изчезват в нищото. Това е т. нар. „квантова пяна” — от чистата енергия в малкото пространство спонтанно възникват двойки частици и античастици, „живеят” кратък миг и анихилират една с друга, за да се превърнат отново в чиста енергия. И така до безкрай.

Нека сега се запознаем с черната дупка. Една от характерните особености на този мистериозен обект е хоризонтът на събитията. Това е линията, която ако бъде премината от нещо, то то неминуемо ще бъде погълнато от черната дупка. С други думи, това е линията, след която няма връщане назад.

Стивън Хокинг решил да помисли какво бихме видяли, ако насочим невъобразимо мощния ни микроскоп към хоризонта на събитията. Вероятно ще видим „квантовата пяна” и как спонтанно се появяват една частица и нейната античастица. Когато те се появят, те тръгват в различни посоки — едната към черната дупка, другата в обратна посока. Ако античастицата поеме към черната дупка и премине хоризонта на събитията, то тя ще бъде погълната завинаги в черната бездна. Нейната частица обаче ще се отдалечи от хоризонта на събитията и ще остане да съществува в пространството. Това, което би видял един страничен наблюдател е как от нищото се появява частица. Наблюдателят няма да види античастицата, защото тя е погълната от черната дупка. С други думи, ще станем свидетели на „излизане” на материя от онзи обект, от който „дори светлината не може да избяга”. Този процес се нарича „изпарение” и теоретично значи, че черните дупки губят част от масата си и следователно не живеят вечно.

С поглъщането на антиматерия черната дупка губи материя, защото погълнатата антиматерия ще анихилира с материята, която вече е вътре и ще се преобразуват в чиста енергия според уравнението на Айнщайн E = mc².

Откритието на Хокинг ни показва, че черните дупки все още таят в себе си тайни, които трябва да разгадаем. От познатите ни черни дупки няма такава, при която изпарението да е значително. Напротив, то дори е почти нулево. Учените са установили, че колкото по-масивна е черната дупка, толкова по-слабо е изпарението. Ето защо те с нетърпение чакат пускането в експлоатация на ускорителя LHC в ЦЕРН. С негова помощ те смятат, че ще могат да наблюдават образуването на микроскопични черни дупки, при които изпарението е значително и така ще узнаем вярна ли е тази теория.

Изображение: НАСА