Czy Wszechświat wyparuje? Aktualizacja teorii Hawkinga

W 1974 roku słynny brytyjski fizyk Stephen Hawking opracował teorię wyjaśniającą, dlaczego czarnym dziurom nie udało się pochłonąć całej materii we Wszechświecie. Obiekty te muszą w jakiś sposób tracić masę, inaczej byłyby wieczne (i wiecznie głodne) - Hawking zaproponował, że może to zachodzić poprzez cząsteczki, którym udaje się uciec z pola oddziaływania czarnej dziury. Emisja ta, nazywana promieniowaniem Hawkinga, ma w ostateczności doprowadzić do całkowitego zniknięcia obiektu.

Jak twierdzą naukowcy z holenderskiego Uniwersytetu im. Radbouda w Nijmegen, ta hipotetyczna właściwość dotyczy nie tylko czarnych dziur - emisja cząstek może w końcu doprowadzić do wyparowania wszystkich obiektów we Wszechświecie.

Naukowcy tłumaczą, że ich analiza oparta była na mechanizmie opisanym przez Hawkinga. Utrata energii zachodzi w nim w miejscu znanym jako horyzont zdarzeń - granicy, po której przekroczeniu nie można opuścić pola grawitacyjnego czarnej dziury. Hawking argumentował, że w tym miejscu dochodzi do spontanicznego tworzenia par przeciwstawnych cząstek, które niszczą się nawzajem. Czasami jednak jedna cząstka wpada do czarnej dziury, co pozwala drugiej uciec w formie promieniowania.

W badaniu opublikowanym na łamach czasopisma "Physical Review Letters", naukowcy stworzyli model matematyczny sprawdzający, czy obecność horyzontu zdarzeń jest potrzebna do zajścia procesu spontanicznego tworzenia cząsteczek. Analiza wykazała, że do takiej "kradzieży energii" dochodzi również daleko poza tą strefą, na skutek silnych oddziaływań grawitacyjnych obiektu.

Jak wyjaśnił Heino Falcke, współautor badania, wyniki oznaczają, że ciała pozbawione horyzontu zdarzeń, takie jak pozostałości martwych gwiazd i inne obiekty o silnym polu grawitacyjnym, emitują ten rodzaj promieniowania.

- Po bardzo długim czasie doprowadziłoby to do wyparowania wszystkiego we Wszechświecie, podobnie jak w przypadku czarnych dziur. To zmienia nie tylko nasze rozumienie promieniowania Hawkinga, ale także nasz pogląd na Wszechświat i jego przyszłość - dodał.

Wpływ rozszerzonej teorii Hawkinga na to, co wiemy o Wszechświecie, jest wciąż niejasny. Być może oznacza ona, że starzejąca się materia tworząca gwiazdy i planety w pewnym momencie straci tyle energii, że przejdzie w ultraniski stan energetyczny. Taka materia mogłaby potem zapaść się do postaci czarnej dziury, z której powoli znikałyby resztki energii, aż w końcu i ona wyparowałaby do cna.

Największym wyzwaniem w procesie badania hipotezy "wyparowującego Wszechświata" jest samo wykrycie promieniowania Hawkinga, które wciąż pozostaje w sferze teorii. Jeśli jest ona zgodna z rzeczywistością, powinno ono znajdować się wokół czarnych dziur, planet i różnych typów gwiazd.