Wilde studie toont aan dat alles in het universum uiteindelijk zal verdampen: ScienceAlert

Volgens een populaire theorie van Stephen Hawking verdampen zwarte gaten in de loop van de tijd en verliezen ze geleidelijk aan massa in de vorm van een vreemd soort straling terwijl hun waarnemingshorizon grote schade aanricht aan de omringende kwantumvelden.

Maar het blijkt dat de dramatische helling van de waarnemingshorizon misschien toch niet zo belangrijk is voor dit proces. Volgens nieuw onderzoek door astrofysici Michael Wondrak, Walter van Suelekom en Heino Falk van de Radboud Universiteit in Nederland, zou een voldoende steile dip in de kromming van ruimte-tijd hetzelfde kunnen doen.

Dit betekent dat Hawking-straling, of iets dat er erg op lijkt, mogelijk niet beperkt blijft tot zwarte gaten. Het kan overal zijn, wat betekent dat het universum heel langzaam voor onze ogen verdampt.

“We laten het zien,” zegt WonrakNaast de bekende Hawking-straling is er ook een nieuwe vorm van straling.

Hawking-straling is iets dat we nooit hebben kunnen waarnemen, maar theorie en experimenten suggereren dat het aannemelijk is.

Hier is een zeer vereenvoudigde uitleg van hoe het werkt. Als je iets weet over zwarte gaten, zijn het waarschijnlijk kosmische insecten, die alles in hun omgeving verslinden met de zwaartekracht, met een meedogenloos einde, toch?

Welnu, tot op zekere hoogte is dat het geval, maar zwarte gaten hebben niet meer zwaartekracht dan enig ander object met een vergelijkbare massa. Wat ze wel hebben, is dichtheid: veel massa verpakt in een heel, heel kleine ruimte. Binnen een bepaalde afstand van zo’n dicht object wordt de zwaartekracht zo sterk dat ontsnappingssnelheid – de snelheid die nodig is om te ontsnappen – onmogelijk is. En zelfs de snelheid van het licht in een vacuüm, de snelste in het universum, is niet genoeg. Deze nabijheid staat bekend als de waarnemingshorizon.

Hawking toonde wiskundig aan dat waarnemingshorizons elkaar kunnen overlappen door een complexe mix van hoogte en diepte punten Rimpel door de chaos van kwantumvelden. Golven die normaal gesproken opheffen, doen dat niet meer, wat leidt tot een onbalans van potentieel die nieuwe deeltjes produceert.

De energie in deze spontaan gegenereerde deeltjes is direct verbonden met het zwarte gat. Kleine zwarte gaten zullen hoogenergetische deeltjes zien vormen nabij de waarnemingshorizon, die snel grote hoeveelheden van de energie van het zwarte gat zullen wegvoeren en ervoor zorgen dat het dichte object snel verdwijnt.

Grote zwarte gaten gloeien met koud licht op een manier die moeilijk te detecteren is, waardoor het zwarte gat geleidelijk aan zijn energie als massa verliest over een langere periode.

A Een zeer vergelijkbaar fenomeen doet zich hypothetisch voor in elektrische velden. Bekend als het Schwinger-effect, kunnen fluctuaties die sterk genoeg zijn in een elektrisch kwantumveld de balans van virtuele elektron- en positrondeeltjes verstoren, waardoor sommige verschijnen. In tegenstelling tot Hawking-straling heeft het Schwinger-effect geen horizon nodig – alleen een verrassend sterk veld.

Wondrak en zijn collega’s vroegen zich af of er een manier was waarop deeltjes verschijnen in gekromde ruimtetijd die vergelijkbaar is met het Schwinger-effect. Wondrak en collega’s reproduceerden wiskundig hetzelfde effect onder een reeks zwaartekrachtomstandigheden.

“We laten zien dat ver van het zwarte gat de kromming van ruimte-tijd een grote rol speelt bij het veroorzaken van straling.” legt van Suijlekom uit. “De deeltjes zijn daar al gescheiden door de getijdekrachten van het zwaartekrachtveld.”

Alles wat voldoende massief of dicht is, kan een aanzienlijke kromming van ruimte-tijd veroorzaken. Kortom, het zwaartekrachtveld van deze objecten zorgt ervoor dat ruimte-tijd ronddraait. Zwarte gaten zijn het meest extreme voorbeeld, maar ruimte-tijd buigt ook rond andere dichte dode sterren zoals neutronensterren en witte dwergen, evenals extreem massieve objecten zoals clusters van sterrenstelsels.

De onderzoekers ontdekten dat in deze scenario’s de zwaartekracht nog steeds voldoende invloed kan hebben op fluctuaties in kwantumvelden om nieuwe deeltjes te veroorzaken die sterk lijken op Hawking-straling, zonder dat er een gebeurtenishorizon-stimulus nodig is.

“Dit betekent dat objecten die geen waarnemingshorizon hebben, zoals de overblijfselen van dode sterren en andere grote objecten in het heelal, ook dit soort straling hebben,” zegt Falk.

“En na een zeer lange tijd zal het uiteindelijk alles in het universum verdampen, net als zwarte gaten. Dit verandert niet alleen ons begrip van Hawking-straling, maar ook onze kijk op het universum en zijn toekomst.”

U hoeft zich echter geen zorgen te maken over de nabije toekomst. Er zou een zwart gat nodig zijn dat gelijk is aan de massa van de zon (de diameter van de waarnemingshorizon Slechts 6 kilometer Of 3,7 mijl trouwens) 10⁶⁴ jaren verdampen.

We hebben tijd te doden voordat we allemaal verdwijnen in een koude lichtstraal.

Onderzoek gepubliceerd in Fysieke beoordelingsbrievenen is verkrijgbaar bij arXiv.