Физики пересмотрели судьбу звездных останков
Самые устойчивые объекты во Вселенной — нейтронные звезды, белые карлики и черные дыры — рано или поздно исчезнут. К такому выводу пришли авторы нового исследования, показавшие, что эти сверхплотные тела испаряются под действием квантовых эффектов, возникающих в искривленном пространстве-времени, даже в отсутствие горизонта событий, который ранее считался необходимым условием для излучения Хокинга.
В 1974 году британский физик-теоретик Стивен Хокинг предсказал, что черные дыры могут испускать тепловое излучение и терять массу из-за квантового рождения пар частица — античастица у горизонта событий в соответствии с принципом сохранения энергии. Явление, объединяющее квантовую механику, Общую теорию относительности и термодинамику, получило название «излучение Хокинга» и изменило представление о черных дырах как о «вечных ловушках».
Однако именно с этим эффектом связан один из важнейших нерешенных вопросов современной физики — информационный парадокс, предложенный самим Хокингом. Если излучение не содержит сведений о поглощенных черной дырой объектах, то куда исчезает информация об их квантовых состояниях, когда космический «монстр» полностью испаряется? Нарушение принципа сохранения информации порождает парадокс и ставит под сомнение совместимость Общей теорией относительности с квантовой механикой.
Теперь авторы нового исследования предположили, что горизонт событий не единственное условие для испарения. Даже такие компактные объекты, как нейтронные звезды и белые карлики, могут постепенно терять массу из-за квантовых эффектов, возникающих в их гравитационном поле. В частности, кривизна пространства-времени, создаваемая массивным телом, может приводить к спонтанному рождению пар частиц — например, фотонов или гипотетических гравитонов — даже при отсутствии черной дыры.
Чтобы проверить гипотезу, международная исследовательская группа под руководством Михаэля Ф. Вондрака (Michael F. Wondrak) из Радбаудского университета (Нидерланды) смоделировала сферически симметричную звезду с постоянной плотностью, применив квантовую теорию поля в искривленном пространстве-времени.
Результаты показали, что такие объекты действительно теряют массу, хотя очень медленно. Например, нейтронная звезда массой примерно 1,4 солнечной может испариться за 10⁶⁸ лет — время, сравнимое с жизнью маломассивных черных дыр.
Ключевой вывод статьи в том, что скорость испарения зависит от плотности объекта: чем выше плотность, тем быстрее он испаряется. Поскольку плотность нейтронных звезд по показателям схожа с плотностью черных дыр, такие объекты испарятся в течение 10⁶⁷—10⁶⁸ лет. Для белых карликов, обладающих меньшей плотностью, эта величина возрастает до 10⁷⁸ лет, а сверхмассивные черные дыры, подобные той, что расположена в центре галактики M87, могут существовать до 10⁹⁴—10⁹⁶ лет.
Для наблюдения указанные сроки недостижимы — они в миллионы триллионов раз превышают возраст нашей Вселенной. Однако результаты показали, что звездные останки не вечны и могут испаряться без таких экзотических сценариев, как распад протонов или столкновение с другими объектами.
«Мы показали, что даже без горизонта событий массивные объекты не вечны. Кривизна пространства-времени действует как невидимый генератор частиц, медленно растворяя звезды в космосе», — пояснил один из авторов научной работы астрофизик Хейно Фалке (Heino Falcke).
Более того, этот эффект оказался универсальным: авторы исследования рассчитали даже испарение Луны: спутник Земли, согласно модели, исчезнет через 10⁸⁹ лет, а туманность или облако межзвездного газа — через 10¹²⁷ лет. Это, разумеется, лишь теоретические пределы, ведь реальная эволюция таких небесных тел сопровождается аккрецией, распадом и столкновениями. Тем не менее расчеты продемонстрировали, что гравитационное квантовое испарение неизбежно. Если, конечно, этому не помешают другие физические процессы.
Исследователи также отметили, что испарение не просто плавное исчезновение массы. На финальном этапе объект может стать нестабильным и взорваться, выбросив энергию в виде нейтрино и высокоэнергетических частиц. При этом новая модель сильно упрощена и не учитывает вращение или сложную структуру самых плотных объектов во Вселенной.
Результаты научной работы, опубликованной на сервере препринтов Корнеллского университета, уже стали причиной оживленных дискуссий в академическом сообществе. Вондрак и коллеги, однако, надеются, что дальнейшие расчеты и наблюдения помогут понять, как описанные ими процессы влияют на Вселенную в долгосрочной перспективе.
Если выводы этой группы ученых верны, то разработанная модель может помочь в решении информационного парадокса и построении полной теории квантовой гравитации. Ранее физики предложили переосмыслить внутреннее строение черных дыр, представив их альтернативные модели без сингулярности и в ряде случаев горизонта событий.
Тем не менее в реальных астрофизических условиях — например, в центре галактик или даже в межзвездной среде — приток частиц извне может существенно превышать скорость квантового испарения. В таких случаях гравитационное поле объекта будет постепенно захватывать падающее вещество, компенсируя потери и фактически подавляя испарение. Значит, на практике звездные останки могут сохраняться дольше, чем предсказано в модели.
Telegram 
Дзен 
VK Хотя сам факт наличия непонятных объектов на снимках, которые американские астронавты сделали на Луне, известен давно, десятилетиями их списывали на химические дефекты светочувствительной эмульсии фотопленки или блики света в линзах камер. Новая публикация на сайте Пентагона признает их реально существующими объектами, хотя и не делает выводов о их природе.
Крупные травоядные утконосые майазавры известны своим развитым социальным поведением. Они жили семьями и строили гнезда для своих детенышей. Даже название вида переводится с греческого языка как «ящер — хорошая мать». Исследование окаменелых зубов майазавров показало, что они выращивали детенышей совсем не так, как это считалось типичным для животных глубокой древности.
Десятого мая 1940 года вермахт пришел в движение. Через 42 суток англо-французские армии были разгромлены, а Франция капитулировала. Как это произошло, ведь союзники имели больше солдат, танков и пушек, чем немцы? В СССР причиной посчитали нежелание французов воевать, немцы же, говорили советские военные, не внесли в стратегию ничего нового. Реальность была строго обратной: разгром Франции был новым словом в войне, и такой же сценарий Гитлер применил против СССР через год. Что именно произошло и отчего советское руководство не смогло осознать случившееся?
Нейробиологи СПбГУ продемонстрировали, что активация рецептора следовых аминов TAAR1 эффективно подавляет агрессивное поведение, вызванное полным отсутствием серотонина в мозге. В дальнейшем этот результат поможет в разработке лекарственных препаратов, направленных на коррекцию патологических форм агрессии, возникающих при посттравматическом стрессовом расстройстве (ПТСР) и шизофрении.
Крупные травоядные утконосые майазавры известны своим развитым социальным поведением. Они жили семьями и строили гнезда для своих детенышей. Даже название вида переводится с греческого языка как «ящер — хорошая мать». Исследование окаменелых зубов майазавров показало, что они выращивали детенышей совсем не так, как это считалось типичным для животных глубокой древности.
Астрономы впервые использовали гравитационные волны, чтобы косвенно оценить параметры одного из ключевых процессов термоядерного горения в массивных светилах. Именно от него зависит, какие звезды взрываются, какие превращаются в черные дыры и как во Вселенной появляются углерод и кислород — элементы, без которых не было бы ни планет, ни жизни.
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
Химические связи в материале, из которого сделана электроника, разрываются не из-за накопительного износа от протекания тока через них, а из-за электронов с конкретной энергией.
Термоядерные электростанции не смогут конкурировать по цене с возобновляемыми источниками энергии из-за медленного удешевления технологии. По расчетам, расходы на каждую новую установку падали максимум на 8% — много раз ниже ранних ожиданий венчурных инвесторов. Это перечеркивает экономический смысл финансовых вливаний, и мир может никогда не увидеть дешевой термоядерной энергии.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии