В физику вернули черные дыры

Черная дыра
Изображение: ESA / ATG medialab

Шведский физик Сабин Хоссенфелдер предложила разрешение парадокса стены огня, которое, в отличие от недавно предложенного Стивеном Хокингом, не требует радикального пересмотра существующих концепций в астрофизике. В частности, позволяет оставить черным дырам горизонт событий. Препринт ее статьи доступен на сайте arXiv.org.

Объектом исследования Хоссенфелдер было так называемое излучение Хокинга — излучение черной дыры, вызванное квантовыми флуктуациями вакуума вблизи ее горизонта событий. В ходе таких флуктуаций рождаются пары частица-античастица, одна из которых может быть поглощена дырой, а другая покинет окрестности дыры в виде излучения. В результате поглощения античастицы масса дыры уменьшается. Со стороны это видится как испарение.

Хоссенфелдер установила, что процесс рождения частиц происходит не одной парой, а двумя. При этом пары взаимодействуют таким образом, что исходящие частицы оказываются запутанными так же, как и входящие. Запутанность означает, что некоторые параметры этих частиц взаимосвязаны.

Новая работа вместе с еще двумя (1, 2) позволяет разрешить так называемый парадокс стены огня или файерволла (firewall).

Парадокс связан с тем, что излучаемые частицы должны быть (по крайней мере, так считалось до работы Хоссенфелдер) в так называемых чистых состояниях (то есть не должны быть ни с чем запутанными). Это следует из так называемой Ads/CFT дуальности (о ней в интервью «Ленте.ру» подробно рассказывал Брайан Грин)

В работе 2012 года было показано, что «чистота» ведет к возникновению региона с частицами колоссальных энергий. Свойства этого региона оказываются отличными от свойств остального пространства. Это, в свою очередь, противоречит теории относительности: с точки зрения этой теории горизонт событий и его окрестности ничем особенным не отличаются.

Для объяснения этого парадокса в конце января 2014 года Стивен Хокинг предложил отказаться от понятия горизонта событий, введя так называемый видимый горизонт событий. Эта работа известного физика вызвала бурное обсуждение не только в научной среде. Хоссенфелдер же предложила механизм, при котором излучение не чистое, но Ads/CFT дуальность сохраняется, а чистота излучения - нет. В результате отпадает необходимость введения в теорию стены огня как таковой.