Обнаженные огненные стены черных дыр

В течение последних четырех лет физики, создающие математические модели черных дыр, вели борьбу с необычным представлением, состоящим в том, что черные дыры содержат область, известную как "огненная стена", в которой происходит аннигиляция коснувшейся её материи. Однако в новой работе под названием "Обнаженные огненные стены черных дыр" (Naked Black Hole Firewalls) ученые во главе с Писином Ченом из Национального института Тайваня подвергают сомнениям фундаментальные основы учений, давших начало этой необычной концепции - при помощи введения ещё более необычных представлений.

Черные дыры, согласно классическим представлениям, вытекающим из положений Общей теории относительности Эйнштейна, представляют собой объекты, пределы которых не может покинуть ни один объект, даже фотоны света. Несмотря на их видимую простоту, эти объекты оказалось очень непросто описать, и в 1970-е гг. физик Стивен Хокинг предположил, что некоторые частицы на самом деле могут покинуть пределы черной дыры в процессе, включающем возникновение квантово спутанных частиц, известном как излучение Хокинга. С тех пор физика черных дыр обогатилась интересными явлениями, требующими для полного описания математических инструментов как квантовой механики, так и Общей теории относительности.

Допущение о существовании излучения Хокинга приводит к информационному парадоксу: с одной стороны, согласно принципам квантового детерминизма и обратимости информация всегда должна сохраняться, а с другой стороны, концепция Хокинга предполагает "испарение" черной дыры, ведущее к необратимой потере попавшей в неё информации.

Для разрешения этого парадокса в 2012 г. ученые предложили представление о так называемой "огненной стене" черной дыры, при достижении которой будет происходить разрушение объекта, падающего на черную дыру. Согласно этому представлению "огненная стена" находится за горизонтом событий черной дыры - поверхности, по достижении которой ни один объект уже не может покинуть пределов черной дыры.

В новой работе исследователи показали, что на самом деле сама "огненная стена" в результате квантовых флуктуаций хокинговского излучения может покинуть пределы области пространства, ограниченной горизонтом событий черной дыры, и стать видимой для наблюдений - "обнаженной огненной стеной". Разрушение космического объекта, происходящее на такой "обнаженной огненной стене" также должно быть доступно наблюдениям, считают авторы работы.

Исследование появилось на сервере препринтов arxiv.org.