Эти данные могут храниться в излучении вокруг черных дыр и теоретически их можно получить.
Согласно гипотезе физика-теоретика Стивена Хокинга, радиация медленно «вытекает» из черных дыр в виде тепловой энергии – процесс известный под названием «излучение Хокинга». Впрочем, из-за своей тепловой природы поток не может нести информацию, поскольку черные дыры при испарении методически уничтожают все данные о звездах, которые их создали.
Сама гипотеза противоречит законам квантовой механики, утверждающим, что информация не может быть уничтожена, а конечное состояние объекта может дать подсказки о его исходном состоянии. Космологи десятилетиями размышляли над проблемой, получившей название «информационный парадокс Хокинга».
«Это исследование является последним гвоздем в крышку гроба парадокса, потому что теперь мы понимаем точное физическое явление, с помощью которого информация исходит из черной дыры, которая испаряется», — сказал Ксавьер Калмет, профессор физики в Университете Сассекса и ведущий автор исследования.
Калмет предложил модификацию излучения Хокинга, которое делает его «нетепловым», а следовательно способным переносить информацию о создавшей его звезде.
Черные дыры – настолько массивные объекты, что вряд ли что-нибудь может спастись от влияния их гравитации. Они образуются во время «смерти» сверхмассивных звезд, в которых заканчивается топливо и которые взрываются сверхновыми звездами. В классической физике, говорит Калмет, черные дыры являются «очень простыми объектами»:
«Они настолько просты, что их можно охарактеризовать тремя числами: массой, угловым моментом и электрическим зарядом».
Известный физик Джон Уилер описал отсутствие отличных характеристик черных дыр тем, что ныне называют «гипотезой об отсутствии волос». Однако, несмотря на то, что черные дыры, по словам Калмета, «простые» – порождающие их звезды, являются сложными астрофизическими объектами, химический состав которых строится из элементов, образованных из смеси протонов, электронов и нейтронов.
С 2021 года Ксавьер Калмет вместе со своим коллегой Стивом Хсу, профессором теоретической физики в Университете штата Мичиган, работает над разгадкой парадокса Хокинга. В предыдущем исследовании, опубликованном в марте 2022 года, команда утверждала, что у черных дыр действительно есть «волосы» в виде уникального квантового отпечатка в гравитационных полях, которые их окружают.
В новой работе исследователи переоценили расчеты Хокинга 1976 года, но приняли во внимание эффекты «квантовой гравитации» — описание гравитации в соответствии с принципами квантовой механики.
«Хотя эти квантовые гравитационные поправки незначительны, они имеют решающее значение для испарения черной дыры. Мы смогли показать, что эти эффекты изменяют излучение Хокинга таким образом, что оно становится нетепловым. Иными словами, учитывая квантовую гравитацию, излучение может содержать информацию», — сказал Калмет.
В первом исследовании Калмета и Хсу «квантовые волосы» черной дыры были абстрактным математическим понятием, в то время как сейчас команда определила точное физическое явление, благодаря которому информация выходит из черной дыры через излучение Хокинга, и как ее может получить сторонний наблюдатель.
Пока это невозможно, поскольку для этого понадобится прибор, достаточно чувствительный для измерения излучения Хокинга. Однако исследователи предлагают один из способов развития этой теории — изучение моделирования черных дыр в лабораториях на Земле на основе их математической модели.
Исследование было опубликовано 6 марта в журнале Physics Letters B.
Источник: Space.com