Nowe badania, które opublikowano na łamach czasopisma Journal of High Energy Physics, opisują, w jaki sposób czarne dziury mogą “wyparowywać” poprzez emisję promieniowania Hawkinga, co prowadzi do stopniowej utraty masy i informacji przez te niezwykle gęste obiekty.
Czytaj też: Potrójna czarna dziura przeczy zdrowemu rozsądkowi. Ten obiekt podważa ustalenia na temat czarnych dziur
Emisja promieniowania jest oparta na prawach mechaniki kwantowej, co sprawia, że problem ten leży na styku teorii względności Einsteina i fizyki kwantowej – dwóch pozornie niezgodnych obszarów nauki. Rozwiązanie tego problemu może umożliwić przełom w łączeniu tych dwóch teorii i stworzeniu tzw. teorii wszystkiego.
Promieniowanie Hawkinga “resetuje” czarne dziury
Od lat 70. XX wieku, kiedy Stephen Hawking zasugerował, że czarne dziury mogą emitować promieniowanie, naukowcy próbowali zrozumieć, co dzieje się z informacją, która zostaje “wciągnięta” przez te kosmiczne obiekty. Promieniowanie Hawkinga, które zakłada, że czarne dziury mogą z czasem powoli tracić masę i w końcu zniknąć, wywołało tzw. paradoks informacyjny.
Czytaj też: Ta czarna dziura nie powinna istnieć. Jeśli jej masa zostanie potwierdzona, to astronomowie będą w kropce
Paradoks informacyjny czarnej dziury od dziesięcioleci fascynuje fizyków, gdyż narusza jedno z podstawowych założeń fizyki kwantowej – zasadę zachowania informacji. Jeśli informacja o obiektach wpadających do czarnej dziury rzeczywiście ginie wraz z jej “wyparowywaniem”, mogłoby to oznaczać, że niektóre prawa fizyki są niepełne lub wymagają korekty. Jednym z potencjalnych rozwiązań tej zagadki jest tzw. krzywa Page’a, opisująca, jak czarna dziura stopniowo traci informacje. Badania sugerują, że proces ten może być kontrolowany przez szczególne właściwości kwantowe promieniowania Hawkinga, co stanowi niezwykle ważny krok w rozumieniu paradoksu informacyjnego.
Uczeni z University of Coimbra wykazali, że emisja promieniowania Hawkinga mogłaby w rzeczywistości prowadzić do procesu “odparowywania” czarnych dziur, a co za tym idzie – stopniowego wymazywania zawartej w nich informacji. To podejście zakłada, że informacja nie ginie bezpowrotnie, ale być może istnieje subtelny sposób na jej odzyskanie. Eksperci twierdzą, że bezpośrednia obserwacja tego procesu mogłaby przybliżyć naukowców do odkrycia nowych praw fizyki, które łączą mechanikę kwantową z grawitacją.
Marco Calzà, fizyk teoretyczny z University of Coimbra, mówi:
W przypadku czarnych dziur o masie większej niż kilka mas Słońca promieniowanie Hawkinga jest niemal niewykrywalne. Jednak lżejsze czarne dziury byłyby znacznie gorętsze i emitowałyby znacznie więcej promieniowania, co potencjalnie pozwoliłoby nam wykryć ten proces. Promieniowanie to może obejmować różnorodne cząstki, od fotonów po elektrony i neutrina.
Badania są jeszcze w fazie wstępnej, ale ich konsekwencje mogą być ogromne. Jeśli naukowcy potwierdzą, że promieniowanie Hawkinga rzeczywiście ma zdolność wymazywania informacji z czarnych dziur, konieczne może być zrewidowanie dotychczasowych teorii dotyczących fizyki cząstek oraz zjawisk kwantowych.