Wilde Studie zeigt, dass alles im Universum irgendwann verdampfen wird: ScienceAlert

Einer populären Theorie von Stephen Hawking zufolge verdampfen Schwarze Löcher im Laufe der Zeit und verlieren dabei allmählich an Masse in Form einer seltsamen Art von Strahlung, während ihr Ereignishorizont verheerende Auswirkungen auf die umgebenden Quantenfelder hat.

Aber es stellt sich heraus, dass die dramatische Neigung des Ereignishorizonts für diesen Prozess vielleicht doch nicht so wichtig ist. Nach neuen Forschungen der Astrophysiker Michael Wondrak, Walter van Suelekom und Heino Falk von der Radboud-Universität in den Niederlanden könnte ein ausreichend steiler Abfall der Raumzeitkrümmung dasselbe bewirken.

Das bedeutet, dass Hawking-Strahlung oder etwas Ähnliches möglicherweise nicht auf Schwarze Löcher beschränkt ist. Es könnte überall sein, was bedeutet, dass das Universum vor unseren Augen sehr langsam verdunstet.

„Wir zeigen es“ Sagt WonderkNeben der bekannten Hawking-Strahlung gibt es auch eine neue Strahlungsform.

Wir konnten Hawking-Strahlung noch nie beobachten, aber Theorie und Experimente legen nahe, dass sie plausibel ist.

Hier ist eine sehr vereinfachte Erklärung, wie es funktioniert. Wenn Sie etwas über Schwarze Löcher wissen, dann sind es wahrscheinlich kosmische Käfer, die mit der Schwerkraft alles in ihrer Nähe verschlingen, mit gnadenlosem Ende, oder?

Nun, bis zu einem gewissen Grad ist das der Fall, aber Schwarze Löcher haben nicht mehr Anziehungskraft als jedes andere Objekt mit gleicher Masse. Was sie haben, ist Dichte: viel Masse auf sehr, sehr kleinem Raum. Innerhalb einer bestimmten Entfernung von einem so dichten Objekt wird die Schwerkraft so stark, dass eine Fluchtgeschwindigkeit – die zum Entkommen erforderliche Geschwindigkeit – unmöglich ist. Und selbst die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum, die schnellste im Universum, reicht nicht aus. Diese Nähe wird als Ereignishorizont bezeichnet.

Hawking zeigte mathematisch, dass Ereignishorizonte durch eine komplexe Mischung von Ereignissen überlappt werden können Höhen und Tiefen Wellen Sie durch das Chaos der Quantenfelder. Wellen, die sich normalerweise auslöschen, tun dies nicht mehr, was zu einem Ungleichgewicht des Potenzials führt, das neue Teilchen erzeugt.

Die Energie in diesen spontan erzeugten Teilchen steht in direktem Zusammenhang mit dem Schwarzen Loch. In kleinen Schwarzen Löchern bilden sich in der Nähe des Ereignishorizonts hochenergetische Teilchen, die schnell große Mengen der Energie des Schwarzen Lochs abtransportieren und dazu führen, dass das dichte Objekt schnell verschwindet.

Große Schwarze Löcher leuchten mit kaltem Licht auf schwer erkennbare Weise, was dazu führt, dass das Schwarze Loch als Masse über einen längeren Zeitraum allmählich seine Energie verliert.

A Ein sehr ähnliches Phänomen tritt hypothetisch in elektrischen Feldern auf. Als Schwinger-Effekt bekannt, können ausreichend starke Fluktuationen in einem elektrischen Quantenfeld das Gleichgewicht virtueller Elektron-Positron-Teilchen stören und dazu führen, dass einige platzen. Im Gegensatz zur Hawking-Strahlung benötigt der Schwinger-Effekt keinen Horizont – nur ein verblüffend starkes Feld.

Wondrak und seine Kollegen fragten sich, ob es eine Art und Weise gibt, wie Teilchen in der gekrümmten Raumzeit erscheinen, die dem Schwinger-Effekt ähnelt. Wondrak und Kollegen haben den gleichen Effekt mathematisch unter verschiedenen Gravitationsbedingungen reproduziert.

„Wir zeigen, dass weit entfernt vom Schwarzen Loch die Krümmung der Raumzeit eine große Rolle bei der Entstehung von Strahlung spielt.“ erklärt van Suijlekom. „Dort werden die Teilchen bereits durch die Gezeitenkräfte des Gravitationsfeldes getrennt.“

Alles, was entsprechend massiv oder dicht ist, kann eine erhebliche Krümmung der Raumzeit hervorrufen. Im Grunde führt das Gravitationsfeld dieser Objekte zu einer Krümmung der Raumzeit. Schwarze Löcher sind das extremste Beispiel, aber die Raumzeit krümmt sich auch um andere dichte tote Sterne wie Neutronensterne und Weiße Zwerge sowie um extrem massereiche Objekte wie Galaxienhaufen.

Die Forscher fanden heraus, dass die Schwerkraft in diesen Szenarien die Schwankungen in Quantenfeldern immer noch so stark beeinflussen kann, dass neue Teilchen entstehen, die der Hawking-Strahlung sehr ähnlich sind, ohne dass ein Ereignishorizont-Stimulus erforderlich ist.

„Das bedeutet, dass auch Objekte, die keinen Ereignishorizont haben, wie etwa die Überreste toter Sterne und andere große Objekte im Universum, diese Art von Strahlung haben.“ Sagt Falk.

„Und nach sehr langer Zeit wird es irgendwann alles im Universum verdampfen lassen, genau wie Schwarze Löcher. Das verändert nicht nur unser Verständnis der Hawking-Strahlung, sondern auch unsere Sicht auf das Universum und seine Zukunft.“

Sie müssen sich jedoch keine Sorgen um die nahe Zukunft machen. Es bräuchte ein Schwarzes Loch mit der Masse der Sonne (dem Durchmesser des Ereignishorizonts). Nur 6 Kilometer Oder übrigens 3,7 Meilen) 10⁶⁴ Jahre verdunsten.

Wir haben Zeit zum Töten, bevor wir alle in einem kalten Lichtstrahl verschwinden.

Forschung veröffentlicht in Briefe zur körperlichen Untersuchungund ist erhältlich unter arXiv.