Un team di ricercatori ha confermato la previsione di Stephen Hawking sui buchi neri che evaporano attraverso la radiazione di Hawking, sebbene abbiano apportato una modifica cruciale. Secondo la loro ricerca, l’orizzonte degli eventi (il confine oltre il quale nulla può sfuggire alla gravità di un buco nero) non è così importante come si pensava in precedenza nella produzione della radiazione di Hawking. Invece, la gravità e la curvatura dello spazio-tempo giocano un ruolo importante in questo processo. Questa intuizione estende la portata della radiazione di Hawking a tutti i grandi oggetti dell’universo, il che significa che per un periodo sufficientemente lungo, tutto nell’universo può evaporare.
La ricerca mostra che Stephen Hawking aveva per lo più ragione sui buchi neri che evaporano attraverso la radiazione di Hawking. Tuttavia, lo studio evidenzia che un orizzonte degli eventi non è essenziale per questa radiazione e che la gravità e la curvatura dello spazio-tempo giocano un ruolo importante. I risultati indicano che tutti gli oggetti di grandi dimensioni, non solo i buchi neri, possono eventualmente evaporare a causa di un simile processo di radiazione.
Una nuova ricerca teorica di Michael Wondrak, Walter van Swijelkom e Heino Falk della Radboud University mostra che Stephen Hawking aveva ragione sui buchi neri, anche se non del tutto. A causa della radiazione di Hawking, i buchi neri alla fine evaporeranno, ma l’orizzonte degli eventi non è così critico come si pensava. Anche la gravità e la curvatura dello spazio-tempo causano questa radiazione. Ciò significa che tutti i grandi oggetti nell’universo, come i resti delle stelle, alla fine evaporeranno.
Usando un’intelligente combinazione di fisica quantistica e teoria della gravità di Einstein, Stephen Hawking sostenne che la creazione spontanea e l’annichilazione di coppie di particelle deve avvenire vicino all’orizzonte degli eventi (il punto oltre il quale non si può sfuggire alla forza gravitazionale di[{” 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)] È il più alto a grandi distanze. Credito: lettere di revisione del materiale
spirale
In questo nuovo studio, i ricercatori della Radboud University hanno rivisitato questo processo e hanno indagato se l’esistenza di un orizzonte degli eventi sia fondamentale. Hanno combinato tecniche di fisica, astronomia e matematica per esaminare cosa succede se tali coppie di particelle vengono create in prossimità di buchi neri. Lo studio ha mostrato che si possono creare nuove particelle anche ben oltre questo orizzonte. Michael Wondrak: “Dimostriamo che oltre alla ben nota radiazione di Hawking, esiste anche una nuova forma di radiazione”.
Tutto evapora
Van Suijlekom: “Mostriamo che lontano dal buco nero, la curvatura dello spazio-tempo gioca un ruolo importante nel causare la radiazione. Le particelle sono già separate lì dalle forze di marea nel campo gravitazionale”. Mentre in precedenza si pensava che nessuna radiazione fosse possibile senza un orizzonte degli eventi, questo studio mostra che un tale orizzonte non è necessario.
Falk: “Ciò significa che anche gli oggetti senza orizzonti degli eventi, come i resti di stelle morte e altri grandi oggetti nell’universo, hanno questo tipo di radiazione. Dopo molto tempo, tutto ciò che si trova nell’universo alla fine evaporerà, proprio come i buchi neri.” Questo non solo cambia la nostra comprensione della radiazione di Hawking, ma anche la nostra visione dell’universo e del suo futuro.”
Lo studio è stato pubblicato il 2 giugno in DOI: 10.1103/PhysRevLett.130.221502
Michael Wondrak is excellence fellow at Radboud University and an expert in quantum field theory. Walter van Suijlekom is a Professor of Mathematics at Radboud University and works on the mathematical formulation of physics problems. Heino Falcke is an award-winning Professor of Radio Astronomy and Astroparticle Physics at Radboud University and known for his work on predicting and making the first picture of a black hole.
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