Черные дыры оказывают давление на окружающую среду

В 1974 году Стивен Хокинг сделал важное открытие: черные дыры испускают тепловое излучение. До этого считалось, что черные дыры инертны, это последняя стадия умирающей тяжелой звезды.

Ученые из Университета Сассекса показали, что на самом деле они представляют собой еще более сложные термодинамические системы, не только с температурой, но и с давлением.

Ксавье Кальме и Фолкертом Кейперсом были озадачены дополнительной фигурой, представленной в уравнениях, когда они работали над квантовыми гравитационными поправками к энтропии черной дыры.

Во время обсуждения этого любопытного результата пришло осознание того, что то, что они видят, ведет себя как давление. После дальнейших расчетов они подтвердили свое захватывающее открытие, что квантовая гравитация может приводить к давлению в черных дырах.

Ксавье Кальме, профессор физики в Университете Сассекса, сказал: «Наше открытие, что у черных дыр Шварцшильда есть давление, а также температура, является еще более захватывающим, учитывая, что это было полной неожиданностью. Я рад, что наше исследование в области квантовой гравитации поспособствует более широкому пониманию научными сообществами природы черных дыр. Знаменательная интуиция Хокинга о том, что черные дыры не являются черными, но имеют спектр излучения, очень похожий на спектр излучения черного тела, делает черные дыры идеальной лабораторией для исследования взаимодействия между квантовой механикой, гравитацией и термодинамикой.

Если рассматривать черные дыры только в рамках Общей теории относительности, можно показать, что у них есть сингулярность в центрах, где законы физики, как мы их знаем, должны нарушиться. Есть надежда, что, когда квантовая теория поля будет включена в Общую теорию относительности, мы сможем сможете найти новое описание черных дыр.

Наша работа - шаг в этом направлении, и, хотя давление, оказываемое черной дырой, которую мы изучали, крошечное, тот факт, что оно присутствует, открывает множество новых возможностей, охватывающих изучение астрофизики, физики элементарных частиц и квантовой физики».

Фолкерт Кейперс, докторант школы математических и физических наук Университета Сассекса, сказал: «Приятно работать над открытием, которое способствует нашему пониманию черных дыр, особенно в качестве студента-исследователя. Момент, когда мы поняли, что загадочный результат в наших уравнениях говорит о том, что у изучаемой черной дыры есть давление, был воодушевляющим. Наш результат является следствием передовых исследований, которые мы проводим в области квантовой физики в Университете Сассекса, и он проливает новый свет на квантовую природу черных дыр».

Это открытие было сделано профессором Ксавье Кальме и Фолкертом Кейперсом на факультете физики и астрономии Университета Сассекса и опубликовано в журнале Physical Review D.