Czy można zniszczyć czarną dziurę? - Fabio Pacucci

Zobacz całą lekcję: https://ed.ted.com/lessons/can-a-black-hole-be-destroyed-fabio-pacucci

Czarne dziury to najbardziej niszczycielskie obiekty we wszechświecie. Wszystko, co zbliży się do ich osobliwości, asteroida, planeta lub gwiazda, może zostać rozerwane przez jej silne pole grawitacyjne. Niektóre teorie zakładają, że wszechświat w przyszłości będzie się składał wyłącznie
z czarnych dziur. Czy jest sposób, żeby zniszczyć czarne dziury? Fabio Pacucci opowiada o takiej możliwości.

Lekcja: Fabio Pacucci, reżyseria: Provincia Studio.

Czarne dziury to najbardziej
niszczycielskie obiekty we wszechświecie.

Wszystko, co zbliży się
do ich osobliwości,

asteroida, planeta lub gwiazda,

może zostać rozerwane
przez jej silne pole grawitacyjne.

Jeśli zbilżające się obiekty
wejdą w jej horyzont zdarzeń,

znikną i nie wrócą,

zwiększając przy tym masę
i średnicę czarnej dziury.

Nie ma niczego, co mogłoby
uszkodzić czarną dziurę.

Nawet inna czarna dziura jej nie zniszczy,

połączą się, tworząc jeszcze
większy obiekt,

wywołując ogromne fale grawitacyjne.

Niektóre teorie zakładają,

że wszechświat w przyszłości
będzie się składał

wyłącznie z czarnych dziur.

Jednak jest sposób, żeby zniszczyć,
lub "wyparować" czarne dziury.

Jeśli ta teoria się sprawdzi,

to wystarczy tylko czekać.

W 1974 roku

Stephen Hawking opisał proces,

w trakcie którego czarna dziura
traci swoją masę.

Pojęcie promieniowania Hawkinga

opiera się na zjawisku
kwantowej fluktuacji próżni.

Według mechaniki kwantowej,

punkt w czasoprzestrzeni oscyluje między
wieloma stanami energetycznymi.

Związane jest to z ciągłym
łączeniem i rozpadem

par cząstek wirtualnych

składających się z dodatnio
i ujemnie naładowanych cząstek.

Zazwyczaj pary zderzają się
i natychmiast niszczą nawzajem,

tracąc całą energię.

Co się stanie, gdy pojawią się na skraju
horyzontu wydarzeń czarnej dziury?

Jeśli znajdą się w odpowiednim miejscu,

jedna z cząstek będzie poza zasięgiem
przyciągania czarnej dziury,

a druga w nim zostanie,

to ta cząstka zniszczy inną
przeciwnie naładowaną cząstkę

na skraju horyzontu
wydarzeń czarnej dziury,

co zmniejszy jej masę.

Z zewnątrz wyglądałoby to tak,

jakby czarna dziura wyrzucała cząstki.

Więc jeśli czarna dziura nie będzie
wchłaniać materii i cząstek,

każda jej cząstka wyparuje
w potwornie wolnym tempie.

Jak wolnym?

Dziedzina fizyki, zwana termodynamiką
czarnej dziury daje nam odpowiedź.

Gdy przedmioty lub ciała niebieskie
uwalniają energię do swojego środowiska,

postrzegamy to jako ciepło

i możemy wykorzystać tę emisję energii
do pomiaru temperatury.

Termodynamika czarnej dziury sugeruje,

że możemy podobnie zdefiniować
"temperaturę” czarnej dziury.

Teoretyzuje, że im masywniejsza
jest czarna dziura,

tym niższa jest jej temperatura.

Największe czarne dziury wszechświata

wydzielają temperatury
rzędu 10 do -17 potęgi kelwinów,

czyli bardzo blisko zera absolutnego.

Tymczasem ciało o masie asteroidy Vesta

mające temperaturę bliską
200 stopni Celsjusza,

uwalnia przez to dużo energii
w postaci promieniowania Hawkinga

do zimnego środowiska zewnętrznego.

Im mniejsza czarna dziura,

tym goręcej wydaje się spalać,

i tym szybciej wypali się całkowicie.

Jak szybko?

Nie wstrzymuj oddechu.

Większość czarnych dziur rośnie
lub absorbuje materię i energię

szybciej niż emituje
promieniowanie Hawkinga.

Nawet jeśli czarna dziura
z masą naszego Słońca przestanie rosnąć,

zajmie to 10 do potęgi 67 lat,

o wiele więcej czasu
niż obecny wiek Wszechświata,

żeby w pełni wyparować.

Gdy czarna dziura osiągnie
około 230 ton metrycznych,

będzie istnieć jeszcze
tylko przez jedną sekundę.

W tej ostatniej sekundzie

jej horyzont zdarzeń
stanie się coraz mniejszy,

aż w końcu uwolni całą energię
z powrotem do wszechświata.

Choć promieniowania Hawkinga
nigdy bezpośrednio nie obserwowano,

niektórzy naukowcy uważają,
że pewne błyski gamma wykryte na niebie

są w rzeczywistości
śladami ostatnich chwil

małych, pierwotnych czarnych dziur
utworzonych na początku czasu.

W niemal niewyobrażalnie
odległej przyszłości,

wszechświat może być zimnym
i ciemnym miejscem.

Ale jeśli Stephen Hawking miał rację,

to zanim to nastąpi,

zwykle przerażające
i nieprzenikliwe czarne dziury

przestaną istnieć
w ostatecznym blasku chwały.