Според Хокинг повърхността на черните дупки намалява. Сега това е потвърдено

Ваня Милева Последна промяна на 24 ноември 2025 в 00:00 25 0

черна дупка.

Кредит Pixabay/CC0 Public Domain
Илюстрация на лъчението на Хокинг близо до черна дупка.

Радиацията на Хокинг никога не е доказана, но като цяло се смята, че съществува. По същество аргументът е, че когато се комбинират хоризонтите на събитията на черните дупки с квантовата неопределеност, черната дупка може да изпуска топлинна енергия.

Няма засега цялостна квантова теория за гравитацията, но има няколко полукласически модела, които подкрепят съществуването на радиацията на Хокинг. И ако радиацията на Хокинг е вярна, тогава взаимодействието на черните дупки се управлява от законите на термодинамиката.

Аргументът е доста прост. Ако черните дупки излъчват квантово, тогава те отделят топлинна енергия и имат температура. Така че законите на термодинамиката важат за черните дупки, точно както важат за чаша чай. Тази идея е много важна, защото означава, че сложните взаимодействия на сливащите се черни дупки могат да бъдат описани като термодинамика на черните дупки.

Казано по-просто, има четири основни закона на термодинамиката:

Нулев: Ако обектите AC и BC са в термично равновесие, тогава и AB е в равновесие.

Първи: Енергията се запазва, така че топлинната енергия, загубена от един обект, се получава от други.

Втори: Топлинната енергия естествено тече от по-горещи към по-студени обекти, а не обратното. Това често се формулира като "ентропията на системата никога не може да намалява".

Трети: Никога не може да се охлади обект до абсолютната нула.

За черните дупки тези закони стават:

Нулев: Невъртяща се черна дупка има равномерна гравитация на хоризонта на събитията.

Първи: Температурата – и следователно ентропията – на черна дупка се определя от площта на нейния хоризонт на събитията.

Втори: Тъй като ентропията никога не може да намалее, площта на слятата черна дупка трябва да бъде не по-малка от площта на двете първоинални черни дупки.

Трети: Не може да се премахне хоризонта на събитията на черна дупка, като се завърти или да ѝ се даде електрически заряд.

Графика, показваща как сливането на две черни дупки потвърждава Теоремата за площта на термодинамиката на черните дупкиГрафика, показваща как сливането на две черни дупки потвърждава Теоремата за площта на термодинамиката на черните дупки. Кредит: Tang, et al

Вторият закон е известен още като Теоремата за площта на черните дупки и в много отношения е най-мощният. Черните дупки могат да излъчват гравитационна вълнова енергия, равна на енергията на сливащите се няколко звезди. Това е причината да можем да ги открием.

Но Теоремата за площта казва, че има твърдо ограничение за количеството гравитационна енергия, което сливанията могат да произведат. Крайната черна дупка трябва да има поне същата повърхност като първоначалните обекти. И тъй като повърхността на хоризонта на събитията на черната дупка зависи от нейната маса, това означава, че масата на черната дупка, резултат от сливането, също е ограничена.

Добрата новина е, че Теоремата за площта е нещо, което може да се провери, като се изследват сливанията на черни дупки.

През 2021 г., изследване на сливането на черни дупки GW150914 подкрепи Теоремата за площта с ниво на доверие от 97%. Сега ново изследване на сливането GW230814 потвърждава теоремата с ниво на доверие от 99,5%. И двата резултата са по-ниски от обичайното ниво от 5σ, използвано за научна сигурност, което би било 99,99994% сигурност, но резултатите все пак силно подкрепят теоремата.

Термодинамиката на черните дупки изглежда е вярна, което е удивително като се замислим, че когато пием чаша горещ чай в студена сутрин, същата физика, която затопля ръцете ни, управлява динамиката на хоризонтите на събитията на черните дупки.

Справка:

  1. Isi, Maximiliano, et al. "Testing the black-hole area law with GW150914." Physical Review Letters 127.1 (2021): 011103.
  2. Tang, Shao-Peng, et al. "Verification of the Black Hole Area Law with GW230814." *arXiv preprint* arXiv:2509.03480 (2025).

Източник: We've Long Thought The Surface Area Of A Black Hole Can't Decrease. Now We Have Data To Back It Up., Brian Koberlein,  Universe Today

Виж още за:
    Най-важното
    Всички новини

    Още от Космос

    Коментари

    За писането на коментар е необходима регистрация.
    Моля, регистрирайте се от TУК!
    Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

    Няма коментари към тази новина !