Lo studio selvaggio mostra che tutto nell’universo alla fine evaporerà: ScienceAlert

Secondo una teoria popolare di Stephen Hawking, i buchi neri evaporano nel tempo, perdendo gradualmente massa sotto forma di uno strano tipo di radiazione mentre il loro orizzonte degli eventi provoca il caos sui campi quantistici circostanti.

Ma si scopre che la drammatica pendenza dell’orizzonte degli eventi potrebbe non essere così importante per questo processo, dopotutto. Secondo una nuova ricerca degli astrofisici Michael Wondrak, Walter van Suelekom e Heino Falk della Radboud University nei Paesi Bassi, un abbassamento abbastanza ripido nella curvatura dello spazio-tempo potrebbe fare lo stesso.

Ciò significa che la radiazione di Hawking, o qualcosa di molto simile ad essa, potrebbe non essere limitata ai buchi neri. Potrebbe essere ovunque, il che significa che l’universo sta lentamente evaporando davanti ai nostri occhi.

“Lo mostriamo,” dice WondrakOltre alla ben nota radiazione di Hawking, esiste anche una nuova forma di radiazione.

La radiazione di Hawking è qualcosa che non siamo mai stati in grado di osservare, ma la teoria e gli esperimenti suggeriscono che sia plausibile.

Ecco una spiegazione molto semplificata di come funziona. Se sai qualcosa sui buchi neri, probabilmente sono insetti cosmici, che divorano tutto nelle loro vicinanze con la forza di gravità, con una fine implacabile, giusto?

Bene, in una certa misura è così, ma i buchi neri non hanno più attrazione gravitazionale di qualsiasi altro oggetto di massa equivalente. Quello che hanno è la densità: molta massa racchiusa in uno spazio molto, molto piccolo. Entro una certa distanza da un oggetto così denso, la forza di gravità diventa così forte che la velocità di fuga, la velocità necessaria per fuggire, è impossibile. E anche la velocità della luce nel vuoto, che è la cosa più veloce nell’universo, non è sufficiente. Questa prossimità è nota come orizzonte degli eventi.

Hawking ha dimostrato matematicamente che gli orizzonti degli eventi possono essere sovrapposti da una complessa miscela di alti e bassi Ondeggia nel caos dei campi quantistici. Le onde che normalmente si annullano non lo fanno più, portando a uno squilibrio di potenziale che produce nuove particelle.

L’energia all’interno di queste particelle generate spontaneamente è direttamente collegata al buco nero. Piccoli buchi neri vedranno la formazione di particelle ad alta energia vicino all’orizzonte degli eventi, che trasporteranno rapidamente grandi quantità di energia del buco nero e faranno scomparire rapidamente l’oggetto denso.

I grandi buchi neri brillano di luce fredda in modi difficili da rilevare, causando una graduale perdita di energia del buco nero come massa per un periodo di tempo più lungo.

UN Un fenomeno molto simile si verifica ipoteticamente nei campi elettrici. Conosciuto come effetto Schwinger, fluttuazioni sufficientemente forti in un campo quantico elettrico possono interrompere l’equilibrio delle particelle elettrone-positrone virtuali, provocandone lo scoppio. A differenza della radiazione di Hawking, l’effetto Schwinger non ha bisogno di un orizzonte, ma solo di un campo sorprendentemente forte.

Wondrak ei suoi colleghi si sono chiesti se ci fosse un modo in cui le particelle appaiono nello spazio-tempo curvo che fosse simile all’effetto Schwinger e hanno riprodotto matematicamente lo stesso effetto in una gamma di condizioni gravitazionali.

“Dimostriamo che lontano dal buco nero, la curvatura dello spazio-tempo gioca un ruolo importante nel causare radiazioni”. spiega van Suijlekom. “Le particelle sono già separate lì dalle forze di marea del campo gravitazionale.”

Qualsiasi cosa opportunamente massiccia o densa può produrre una significativa curvatura dello spazio-tempo. Fondamentalmente, il campo gravitazionale di questi oggetti fa deformare lo spazio-tempo. I buchi neri sono l’esempio più estremo, ma lo spazio-tempo si piega anche attorno ad altre dense stelle morte come le stelle di neutroni e le nane bianche, così come oggetti estremamente massicci come gli ammassi di galassie.

I ricercatori hanno scoperto che in questi scenari, la gravità può ancora influenzare le fluttuazioni nei campi quantistici abbastanza da causare nuove particelle molto simili alla radiazione di Hawking, senza la necessità di uno stimolo dell’orizzonte degli eventi.

“Ciò significa che anche gli oggetti che non hanno un orizzonte degli eventi, come i resti di stelle morte e altri grandi oggetti nell’universo, hanno questo tipo di radiazione”. Falk dice.

“E dopo molto tempo, alla fine evaporerà tutto nell’universo, proprio come i buchi neri. Questo cambia non solo la nostra comprensione della radiazione di Hawking, ma anche la nostra visione dell’universo e del suo futuro”.

Tuttavia, non devi preoccuparti del prossimo futuro. Ci vorrebbe un buco nero pari alla massa del Sole (il diametro dell’orizzonte degli eventi Solo 6 chilometri O 3,7 miglia, tra l’altro) 10⁶⁴ anni evaporare.

Abbiamo tempo da perdere prima di scomparire tutti in una fredda esplosione di luce.

Ricerca pubblicata in Lettere di revisione fisicaed è disponibile su arXiv.