КВАНТОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ ЧЕРНЫХ ДЫР

КВАНТОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ ЧЕРНЫХ ДЫР. Утверждение, что конечное состояние черной дыры стационарно, правильно лишь в рамках обычной, не квантовой теории тяготения. Квантовые эффекты ведут к тому, что на самом деле черная дыра должна непрерывно излучать, теряя при этом свою энергию.11 Поэтому само название черная дыра, введенное еще до открытия эффекта Хокинга, потеряло свой первоначальный смысл.

Поле тяготения черной дыры очень велико именно поэтому оно производит над падающим телом работу, соизмеримую с его энергией покоя. Рассматривая чисто динамическую задачу о рождении частиц в таком гравитационном поле, С. Хокинг в 1975 г. показал, что оно делает физический вакуум22 Физический вакуум современный аналог понятия пустоты состояние, в котором отсутствуют реальные частицы. неустойчивым всегда присутствующие в нем виртуальные короткоживущие частицы превращающиеся в реальные долгоживущие.

Точнее говоря, в вакууме вблизи горизонта событий33 Горизонт событий это поверхность сферы гравитационного радиуса поле рождает пары частиц, причем одна из компонент пары уходит внутрь черной дыры, занимая состояние с отрицательной энергией, а другая, имеющая положительную энергию, вылетает наружу и может быть зарегистрирована далеким наблюдателем рис. 1. Рис.1. Рождение пары в поле черной дыры. В вакууме постоянно рождаются и аннигилируют пары виртуальных частиц, которым, однако, не хватает энергии для превращения в реальные долгоживущие частицы.

В достаточно сильном внешнем поле этот недостаток энергии может быть восполнен работой, производимой полем над частицами. Для появления реальной пары с энергией Е сплошные линии необходимо, чтобы ее компоненты, находясь еще в виртуальном состоянии пунктир, разошлись на расстояние L, на котором работа поля равна Е. Одна из компонент пары А падает внутрь черной дыры, Б уходит наружу, к внешнему наблюдателю.

Совокупность частиц Б и есть излучение Хокинга. Таким образом, квантовые свойства вакуума проявляются в том, что черная дыра обязана излучать частицы разных сортов, в том числе кванты света. Изучая свойства этого излучения, Хокинг пришел к неожиданному заключению, что оно имеет тепловой характер черная дыра светит точно так же, как черное тело радиуса Rg, нагретого до температуры иc8рkMG1026 M, где - постоянная Планка k-постоянная Больцмана и-температура измеряется в градусах Кельвина М-масса в граммах.

При этом не только спектр излучения распределение его по частотам, но и более тонкие его характеристики например, все корреляционные функции точно такие же, как у излучения черного тела.