Alles in het universum is gedoemd te verdampen – Hawking’s stralingstheorie is niet beperkt tot zwarte gaten

Onderzoek toont aan dat Stephen Hawking grotendeels gelijk had over zwarte gaten die verdampen door Hawking-straling. De studie benadrukt echter dat een gebeurtenishorizon niet essentieel is voor deze straling en dat zwaartekracht en de kromming van ruimte-tijd een belangrijke rol spelen. De resultaten geven aan dat alle grote objecten, niet alleen zwarte gaten, uiteindelijk kunnen verdampen als gevolg van een vergelijkbaar stralingsproces.

Uit nieuw theoretisch onderzoek van Michael Wondrak, Walter van Swijelkom en Heino Falk van de Radboud Universiteit blijkt dat Stephen Hawking gelijk had over zwarte gaten, maar niet helemaal. Vanwege Hawking-straling zullen zwarte gaten uiteindelijk verdampen, maar de waarnemingshorizon is niet zo kritisch als werd gedacht. Zwaartekracht en de kromming van ruimte-tijd veroorzaken ook deze straling. Dit betekent dat alle grote objecten in het heelal, zoals restanten van sterren, uiteindelijk zullen verdampen.

Met behulp van een slimme combinatie van kwantumfysica en de theorie van de zwaartekracht van Einstein, betoogde Stephen Hawking dat de spontane creatie en vernietiging van deeltjesparen moet plaatsvinden nabij de waarnemingshorizon (het punt waarboven geen ontsnapping mogelijk is aan de zwaartekracht van deeltjes).[{” attribute=””>black hole). A particle and its anti-particle are created very briefly from the quantum field, after which they immediately annihilate. But sometimes a particle falls into the black hole, and then the other particle can escape: Hawking radiation. According to Hawking, this would eventually result in the evaporation of black holes.

Schematic of the presented gravitational particle production mechanism in a Schwarzschild spacetime. The particle production event rate is highest at small distances, whereas the escape probability [represented by the increasing escape cone (white)] Het is de hoogste op grote afstanden. Krediet: materiële beoordelingsbrieven

spiraal

In deze nieuwe studie hebben onderzoekers van de Radboud Universiteit dit proces opnieuw bekeken en onderzocht of het bestaan ​​van een waarnemingshorizon van cruciaal belang is. Ze combineerden technieken uit de natuurkunde, astronomie en wiskunde om te onderzoeken wat er gebeurt als zulke deeltjesparen ontstaan ​​in de buurt van zwarte gaten. Uit het onderzoek bleek dat ook ver voorbij deze horizon nieuwe deeltjes kunnen ontstaan. Michael Wondrak: “We bewijzen dat er naast de bekende Hawking-straling ook een nieuwe vorm van straling bestaat.”

Alles verdampt

Van Suijlekom: “We laten zien dat ver van het zwarte gat de kromming van ruimte-tijd een grote rol speelt bij het veroorzaken van straling. De deeltjes worden daar al gescheiden door getijdenkrachten in het zwaartekrachtveld.” Waar eerder werd gedacht dat er geen straling mogelijk is zonder waarnemingshorizon, blijkt uit dit onderzoek dat zo’n horizon niet nodig is.

Falk: “Dit betekent dat ook objecten zonder waarnemingshorizon, zoals de restanten van dode sterren en andere grote objecten in het heelal, dit soort straling hebben. Na heel lange tijd zal daardoor uiteindelijk alles in het heelal verdampen, net als zwarte gaten.” Dit verandert niet alleen ons begrip van Hawking-straling, maar ook onze kijk op het universum en zijn toekomst.”

De studie werd op 2 juni gepubliceerd in DOI: 10.1103/PhysRevLett.130.221502