Люди не сгорят в излучении Хокинга, черная дыра поглотит их раньше

Достаточно долгое время ученые считали, что материя, «проглоченная» черной дырой, не способна покинуть ее пределы. Ситуация стала гораздо сложнее и противоречивее в 1975 году, когда знаменитый астрофизик Стивен Хокинг показал, что черные дыры будут постепенно «испаряться» благодаря квантовым эффектам у их горизонта событий, испуская энергию в виде излучения, которое так и назвали – излучение Хокинга.

Его открытие стало большой проблемой для теоретиков, так как испарение черных дыр и рождение подобного излучения подразумевает то, что информация о квантовом состоянии частиц, «съедаемых» черной дырой, будет безвозвратно теряться, что, по законам современной физики, происходить не может.

Еще в 2003 году ученый из университета штата Огайо в Коламбусе Самир Матур вместе с российским физиком Олегом Луниным предложили представить черную дыру не в виде безразмерной точки-сингулярности, а в виде своеобразного «клубка ниток», который обладает ненулевым объемом и формой. Горизонт событий у этого клубка будет не идеальной сферой, как утверждает классическая теория черных дыр, а «пушистым» шаром, чья форма будет постоянно меняться по мере поглощения новых частиц и их испарения в излучении Хокинга.

Однако, когда другие физики попытались создать строгую математическую модель черной дыры на базе расчетов Матура и Лунина, они выяснили, что ее горизонт событий будет не «пушистым» шаром, а сферообразной и невидимой для нас «стеной огня» – скоплением квантов высокой энергии, которые будут уничтожать любую материю, падающую на нее. Это вернуло проблему информационного парадокса, а также поставило под сомнение или теорию относительности, или же квантовую механику.

Матур и его коллеги изначально согласились с этим предположением, однако позже усомнились в гипотезе, посчитав, что часть «падающей» материи или даже весь «обед» черной дыры будет пролетать через эту стену благодаря квантовым эффектам. Они проверили, так ли это, создав компьютерную модель подобной сингулярности, на которую они «сбрасывали» виртуальные копии электронов, имеющие примерно ту же массу, заряд и другие свойства, что и их реальные аналоги.

Как показали эти расчеты, почти все электроны пролетали через «стену огня», не замечая ее и не сталкиваясь с ее фотонами высокой энергии. Причем, чем больше была масса виртуальной черной дыры и чем ближе она была по свойствам к реальным объектам такого рода, тем более выражен был этот эффект.

«Теория «стены огня» постулировала, что человек сгорит еще до того, как достигнет горизонта событий, однако наши расчеты показывают, что это не так. Что случится в тот момент, когда «астронавт» коснется этого клубка, можно предсказать только при помощи теории струн. Что происходит, когда частица или человек приближаются к горизонту событий? Мы предполагаем, что клубок, образно выражаясь, растет в их сторону и поглощает их до того, как они достигнут самой горячей зоны, где рождается излучение Хокинга. Это полностью опровергает теорию «стены огня»», – заключает Матур.

Его последнее исследование подробно описано в статье, опубликованной в Journal of High Energy Physics.