Можно ли уничтожить чёрную дыру? — Фабио Пакуччи

Посмотреть урок полностью: https://ed.ted.com/lessons/can-a-black-hole-be-destroyed-fabio-pacucci

Чёрные дыры обладают самой разрушительной силой во Вселенной.
Любой объект, который приблизится к её гравитационной сингулярности, будь то астероид, планета или звезда, рискует быть уничтоженным мощным гравитационным полем чёрной дыры. Согласно некоторым представлениям, Вселенная будет состоять из одних чёрных дыр. Однако можно ли хоть как-то уничтожить чёрную дыру? Фабио Пакуччи разберётся с этой возможностью.

Урок — Фабио Пакуччи, мультипликация — Provincia Studio

Чёрные дыры обладают самой
разрушительной силой во Вселенной.

Любой объект, который приблизится
к её гравитационной сингулярности,

будь то астероид, планета или звезда,

рискует быть уничтоженным
мощным гравитационным полем чёрной дыры.

А если приближающееся небесное тело
вдруг пересечёт горизонт событий,

то оно исчезнет
и никогда больше не вернётся,

при этом масса чёрной дыры
и её радиус увеличатся.

В чёрную дыру нельзя «бросить» ничего,

что хоть как-то повредило бы её.

Её не уничтожить даже другой чёрной дырой:

обе просто сольются
в одну большую чёрную дыру,

в результате чего высвободится некоторая
часть энергии в виде гравитационных волн.

Согласно некоторым представлениям,

Вселенная, возможно, будет состоять
из одних чёрных дыр

в очень далёком будущем.

Наконец, возможно, даже существует
способ уничтожить или «испарить» их.

Если эта теория окажется верной,

то нам остаётся только ждать.

В 1974 году

Стивен Хокинг предположил,
что существует процесс

постепенной утраты
чёрной дырой своей массы,

впоследствии получивший
название излучение Хокинга.

Оно строится на общепризнанном явлении
квантовых флуктуаций в вакууме.

Согласно квантовой механике,
в некой точке пространства-времени

происходит флуктуация
между возможными состояниями энергии.

Эти флуктуации происходят благодаря
непрерывным образованиям и разрушениям

пар виртуальных частиц,

которые состоят из частицы
и античастицы с отрицательным зарядом.

Обычно после образования пар частицы
сталкиваются и уничтожают друг друга,

таким образом сохраняя энергию.

Но что если они попадут
на край горизонта событий?

Если они займут определённое положение,

то одна частица может преодолеть
силу притяжения и улететь,

а её античастица
упадёт внутрь чёрной дыры.

Там она аннигилирует с другой частицей,
имеющей противоположный заряд

внутри горизонта событий,

в результате чего
снизится масса чёрной дыры.

Однако внешнему наблюдателю

будет казаться, что чёрная дыра
излучает улетающие частицы.

То есть если чёрная дыра не будет
поглощать новую материю и энергию,

она будет постепенно испаряться
в течение ужасно долгого времени.

Но как долго?

Ответ даёт одно из направлений физики
под названием термодинамика чёрных дыр.

Когда окружающие предметы
или небесные тела высвобождают энергию,

мы ощущаем её в виде тепла

и благодаря излучаемой энергии
можем измерить температуру этих тел.

Согласно термодинамике чёрных дыр,

мы можем аналогично
измерить температуру чёрной дыры.

Теоретически принято считать,
что чем больше чёрная дыра,

тем ниже её температура.

Самые крупные чёрные дыры

излучают температуры порядка
10 в 17-й степени Кельвинов,

что очень приближено к абсолютному нулю.

А те, что по массе
похожи на астероид Веста,

нагреваются примерно
до 200 градусов Цельсия,

отдавая огромное количество энергии
в форме излучения Хокинга

в очень холодную внешнюю среду.

Наверное, чем меньше чёрная дыра,

тем выше её температура

и тем скорее она испарится полностью.

Но как быстро это произойдёт?

Не рассчитывайте, что скоро.

Прежде всего, большинство чёрных дыр
поглощают и аккумулируют материю и энергию

быстрее, чем в них высвобождается
излучение Хокинга.

Но даже если чёрная дыра массой нашего
Солнца вдруг перестанет их аккумулировать,

то потребуется 10 в 67-й степени лет —

что во много-много раз больше
возраста нашей Вселенной —

для полного её испарения.

Когда чёрная дыра достигает веса
примерно в 230 тон,

то существовать ей
остаётся лишь одну секунду.

В эту последнюю секунду

её горизонт событий
становится очень тонким,

и наконец вся её энергия
высвобождается обратно во Вселенную.

И хотя так и не удалось непосредственно
наблюдать за излучением Хокинга,

учёные полагают, что некоторые
наблюдаемые в космосе вспышки гамма-лучей

на самом деле появляются
в последние моменты существования

небольших самых первых чёрных дыр,
которые сформировались ещё на заре времён.

Наконец, в почти
непостижимо далёком будущем

от Вселенной останутся лишь холод и тьма.

Но если Стивен Хокинг был прав,

то прежде чем это произойдёт,

наводящие ужас и недоступные
для понимания чёрные дыры

закончат своё существование,
ярко вспыхнув в последний раз.