Радиационният парадокс на Стивън Хокинг за черните дупки може най-накрая да бъде разрешен
Ново изследване демонстрира, че черните дупки може да не са безформени и безструктурни обекти, както ги планува общата доктрина на относителността на Айнщайн. Вместо това тези галактически чудовища може да са странни квантови обекти, известни като „ замразени звезди “.
Въпреки че имат някои сходства с черните дупки, хипотетичните небесни тела се разграничават по основни способи, които евентуално биха могли да разрешат прословутия абсурд на лъчението на Хокинг (на името на починалия физик Стивън Хокинг, който предложи това явление). Този абсурд поражда, защото теоретичното излъчване, предавано от хоризонта на събитията на черна дупка, видимо не носи никаква информация за материята, която е образувала черната дупка, което опонира на главния принцип на квантовата механика, съгласно който информацията не може да бъде унищожена.
Освен това, за разлика от стандартните черни дупки, не се чака замръзналите звезди да крият сингулярност - точка с безкрайна компактност в центровете си - което позволява друго несъгласие сред класическата картина на черните дупки и общото предписание във физиката, че в природата не могат да съществуват безкрайности. Когато в дадена доктрина се появят безкрайности, това нормално е сигнал за рестриктивните мерки на теорията.
Stephen Hawking's black hole radiation paradox could finally be solved — if black holes aren't what they seem
— How It Works (@HowItWorksmag)
„ Замръзналите звезди са тип имитатори на черни дупки: свръхкомпактни астрофизични обекти, които нямат сингулярности, нямат небосвод, само че все пак могат да имитират всички наблюдаеми свойства на черните дупки. Ако те фактически съществуват, това би означавало, че е належащо да се промени по забележителен и фундаментален метод общата доктрина на относителността на Айнщайн “ , споделя в имейл за Live Science Рами Брущайн, професор по физика в университета Бен-Гурион в Израел.
Брущайн е водещ създател на проучване, описващо теорията за замръзналите звезди, оповестено през юли в списание Physical Review D.
Разрешаване на парадокса
Класическият модел на черната дупка, разказан за първи път от Карл Шварцшилд през 1916 година, показва черните дупки като притежаващи две съществени характерности: сингулярност, в която е съсредоточена цялата маса, и небосвод на събитията - граница, от която нищо, даже светлината, не може да избяга.
Този модел обаче се сблъсква със сериозен проблем при въвеждането на квантовата механика. През 70-те години на предишния век Стивън Хокинг открива, че квантовите резултати наоколо до хоризонта на събитията би трябвало да доведат до основаването на частици от вакуума на пространството - развой, прочут като излъчване на Хокинг. Това лъчение би довело до постепенна загуба на маса на черната дупка и в последна сметка до нейното цялостно изпарение.
Парадоксът поражда, защото това излъчване наподобява не носи никаква информация за материята, която в началото е образувала черната дупка. Ако черната дупка се изпари изцяло, тази информация наподобява ще бъде изгубена вечно, което нарушава правилата на квантовата механика, съгласно които информацията би трябвало да се резервира. Това несъгласие е известно като абсурд на загубата на информация и е едно от най-сериозните провокации в теоретичната физика.
В новото си проучване Брустейн и неговите съавтори А.Ж.М. Медвед от Университета Родос и Тамар Симхон от Университета Бен-Гурион правят обстоен научен разбор на модела на замръзналите звезди и откриват, че той позволява парадоксите на обичайния модел, защото в него липсват както небосвод, по този начин и сингулярност.
For decades, a black hole that has as much spin or charge as it can given it mass was considered mathematically impossible. A new proof reveals otherwise.
— WIRED Science (@WIREDScience)
Авторите откриват, че в случай че черните дупки в действителност са доста компактни обекти, формирани от свръхтвърда материя, чиито свойства са въодушевени от теорията на струните - водещия претендент за доктрина на квантовата гравитация, те не се свиват в безпределно плътни точки и имат размер, малко по-голям от стандартния небосвод на събитията, което не разрешава образуването на последния.
„ Показахме по какъв начин замръзналите звезди се държат като (почти) съвършени абсорбатори, макар че нямат небосвод и работят като източник на гравитационни талази. Нещо повече, те са източник на същата външна геометрия като тази на стандартния модел на черни дупки и възпроизвеждат техните стандартни термодинамични свойства “ , споделя Брустейн, отбелязвайки, че тези обекти могат да всмукват съвсем всичко, което попада върху тях, сходно на черните дупки.
Проверка на хипотезата за замръзнала звезда
Въпреки че моделът на замръзналата звезда съставлява евентуално решение на парадоксите, свързани с обичайните черни дупки, учените към момента би трябвало да го ревизират пробно.
Но за разлика от обичайните черни дупки се чака замръзналите звезди да имат вътрешна конструкция, въпреки и със странни свойства, подбудени от квантовата гравитация. Това проправя пътя към наблюдателно разграничение на двете. Доказателство за това може да има в гравитационните талази - пулсации в тъканта на пространство-времето - генерирани по време на обединение на черни дупки.
„ Тогава разликите ще бъдат най-ясно изразени “ , изяснява Брустейн.
Екипът към момента би трябвало да създаде по какъв начин тъкмо би изглеждала вътрешната конструкция на замръзнала звезда и по какъв начин тя би се различавала от други рискови галактически обекти като неутронните звезди, само че това е постижимо, сподели Брущайн. Оттук нататък те биха могли да проучват данни от съществуващи и бъдещи обсерватории за гравитационни талази, защото гравитационните талази, предавани по време на сливанията, са извънредно мощни и могат да носят информация за структурата на тези свръхкомпактни обекти.
„ Откриването на което и да е от предсказанията на модела на замръзналата звезда ще има революционно влияние “, сподели Брустейн.
Не пропускайте най-важните вести - последвайте ни в
Въпреки че имат някои сходства с черните дупки, хипотетичните небесни тела се разграничават по основни способи, които евентуално биха могли да разрешат прословутия абсурд на лъчението на Хокинг (на името на починалия физик Стивън Хокинг, който предложи това явление). Този абсурд поражда, защото теоретичното излъчване, предавано от хоризонта на събитията на черна дупка, видимо не носи никаква информация за материята, която е образувала черната дупка, което опонира на главния принцип на квантовата механика, съгласно който информацията не може да бъде унищожена.
Освен това, за разлика от стандартните черни дупки, не се чака замръзналите звезди да крият сингулярност - точка с безкрайна компактност в центровете си - което позволява друго несъгласие сред класическата картина на черните дупки и общото предписание във физиката, че в природата не могат да съществуват безкрайности. Когато в дадена доктрина се появят безкрайности, това нормално е сигнал за рестриктивните мерки на теорията.
Stephen Hawking's black hole radiation paradox could finally be solved — if black holes aren't what they seem
— How It Works (@HowItWorksmag)
„ Замръзналите звезди са тип имитатори на черни дупки: свръхкомпактни астрофизични обекти, които нямат сингулярности, нямат небосвод, само че все пак могат да имитират всички наблюдаеми свойства на черните дупки. Ако те фактически съществуват, това би означавало, че е належащо да се промени по забележителен и фундаментален метод общата доктрина на относителността на Айнщайн “ , споделя в имейл за Live Science Рами Брущайн, професор по физика в университета Бен-Гурион в Израел.
Брущайн е водещ създател на проучване, описващо теорията за замръзналите звезди, оповестено през юли в списание Physical Review D.
Разрешаване на парадокса
Класическият модел на черната дупка, разказан за първи път от Карл Шварцшилд през 1916 година, показва черните дупки като притежаващи две съществени характерности: сингулярност, в която е съсредоточена цялата маса, и небосвод на събитията - граница, от която нищо, даже светлината, не може да избяга.
Този модел обаче се сблъсква със сериозен проблем при въвеждането на квантовата механика. През 70-те години на предишния век Стивън Хокинг открива, че квантовите резултати наоколо до хоризонта на събитията би трябвало да доведат до основаването на частици от вакуума на пространството - развой, прочут като излъчване на Хокинг. Това лъчение би довело до постепенна загуба на маса на черната дупка и в последна сметка до нейното цялостно изпарение.
Парадоксът поражда, защото това излъчване наподобява не носи никаква информация за материята, която в началото е образувала черната дупка. Ако черната дупка се изпари изцяло, тази информация наподобява ще бъде изгубена вечно, което нарушава правилата на квантовата механика, съгласно които информацията би трябвало да се резервира. Това несъгласие е известно като абсурд на загубата на информация и е едно от най-сериозните провокации в теоретичната физика.
В новото си проучване Брустейн и неговите съавтори А.Ж.М. Медвед от Университета Родос и Тамар Симхон от Университета Бен-Гурион правят обстоен научен разбор на модела на замръзналите звезди и откриват, че той позволява парадоксите на обичайния модел, защото в него липсват както небосвод, по този начин и сингулярност.
For decades, a black hole that has as much spin or charge as it can given it mass was considered mathematically impossible. A new proof reveals otherwise.
— WIRED Science (@WIREDScience)
Авторите откриват, че в случай че черните дупки в действителност са доста компактни обекти, формирани от свръхтвърда материя, чиито свойства са въодушевени от теорията на струните - водещия претендент за доктрина на квантовата гравитация, те не се свиват в безпределно плътни точки и имат размер, малко по-голям от стандартния небосвод на събитията, което не разрешава образуването на последния.
„ Показахме по какъв начин замръзналите звезди се държат като (почти) съвършени абсорбатори, макар че нямат небосвод и работят като източник на гравитационни талази. Нещо повече, те са източник на същата външна геометрия като тази на стандартния модел на черни дупки и възпроизвеждат техните стандартни термодинамични свойства “ , споделя Брустейн, отбелязвайки, че тези обекти могат да всмукват съвсем всичко, което попада върху тях, сходно на черните дупки.
Проверка на хипотезата за замръзнала звезда
Въпреки че моделът на замръзналата звезда съставлява евентуално решение на парадоксите, свързани с обичайните черни дупки, учените към момента би трябвало да го ревизират пробно.
Но за разлика от обичайните черни дупки се чака замръзналите звезди да имат вътрешна конструкция, въпреки и със странни свойства, подбудени от квантовата гравитация. Това проправя пътя към наблюдателно разграничение на двете. Доказателство за това може да има в гравитационните талази - пулсации в тъканта на пространство-времето - генерирани по време на обединение на черни дупки.
„ Тогава разликите ще бъдат най-ясно изразени “ , изяснява Брустейн.
Екипът към момента би трябвало да създаде по какъв начин тъкмо би изглеждала вътрешната конструкция на замръзнала звезда и по какъв начин тя би се различавала от други рискови галактически обекти като неутронните звезди, само че това е постижимо, сподели Брущайн. Оттук нататък те биха могли да проучват данни от съществуващи и бъдещи обсерватории за гравитационни талази, защото гравитационните талази, предавани по време на сливанията, са извънредно мощни и могат да носят информация за структурата на тези свръхкомпактни обекти.
„ Откриването на което и да е от предсказанията на модела на замръзналата звезда ще има революционно влияние “, сподели Брустейн.
Не пропускайте най-важните вести - последвайте ни в
Източник: vesti.bg
КОМЕНТАРИ