Theo thuyết bức xạ nổi tiếng của Stephen Hawking, khi chân trời sự kiện (ranh giới ngoài cùng của lỗ đen) phá hủy trường lượng tử xung quanh, lỗ đen sẽ bốc hơi theo thời gian và với một dạng bức xạ kỳ lạ mất dần khối lượng. Nhưng phân tích cho thấy rằng chân trời sự kiện không cần thiết cho quá trình này. Theo một nghiên cứu mới của các nhà vật lý thiên văn tại Đại học Radboud ở Hà Lan, một độ dốc đủ lớn trong độ cong của không-thời gian có thể làm được điều tương tự. Điều này cho thấy rằng lý thuyết bức xạ Hawking không chỉ áp dụng cho lỗ đen mà còn cho tất cả các vật thể lớn, và thậm chí cả vũ trụ, cuối cùng cũng có thể bốc hơi.
Hawking đã khéo léo kết hợp vật lý lượng tử và lý thuyết hấp dẫn của Einstein, đồng thời tin rằng sự sinh ra và hủy diệt tự phát của các hạt ghép đôi phải xảy ra gần chân trời sự kiện, ngoài đó không có cách nào để thoát khỏi lực hấp dẫn của lỗ đen. Một hạt và phản hạt của nó thoát ra khỏi trường lượng tử rất nhanh, sau đó chúng hủy ngay lập tức. Nhưng đôi khi, một hạt rơi vào lỗ đen, và sau đó một hạt khác có thể thoát ra ngoài, tạo ra bức xạ Hawking. Theo Hawking, điều này cuối cùng sẽ khiến lỗ đen bốc hơi.
Trong nghiên cứu mới, các nhà nghiên cứu tại Đại học Radboud đã kết hợp các kỹ thuật từ vật lý, thiên văn học và toán học để xem xét lại quá trình này, phân tích điều gì xảy ra khi các cặp hạt như vậy được tạo ra xung quanh lỗ đen và sự tồn tại của chân trời sự kiện có thực sự quan trọng hay không.
Các phát hiện gợi ý rằng các hạt mới cũng có thể được tạo ra ngoài chân trời sự kiện. Ngoài bức xạ Hawking nổi tiếng, còn có một dạng bức xạ mới.
Bất kỳ vật thể nào có khối lượng hoặc mật độ hợp lý đều có thể tạo ra độ cong không-thời gian đáng kể. Về cơ bản, trường hấp dẫn của những vật thể này khiến không-thời gian bị cong xung quanh chúng. Các lỗ đen là ví dụ điển hình nhất, nhưng không-thời gian cũng uốn quanh các ngôi sao chết nhỏ gọn khác như sao neutron và sao lùn trắng và các vật thể siêu lớn như cụm thiên hà. Trong những trường hợp này, các nhà nghiên cứu nhận thấy lực hấp dẫn vẫn có thể ảnh hưởng đến các dao động trong trường lượng tử đủ để tạo ra các hạt mới gần giống với bức xạ Hawking mà không cần đến "chất xúc tác" chân trời sự kiện.
Nghiên cứu ngụ ý rằng các vật thể không có chân trời sự kiện, chẳng hạn như phần còn lại của các ngôi sao đã chết và các vật thể lớn khác trong vũ trụ, cũng có bức xạ này. Và, sau một thời gian dài, điều này sẽ khiến mọi thứ trong vũ trụ cuối cùng bốc hơi giống như lỗ đen.
Các nhà nghiên cứu cho biết, điều này đã thay đổi không chỉ hiểu biết của chúng ta về bức xạ Hawking mà còn cả quan điểm của chúng ta về vũ trụ và tương lai của nó.
Tuy nhiên, con người không cần quá lo lắng. Một lỗ đen có khối lượng bằng Mặt trời sẽ mất 10^64 năm để bốc hơi.
Nghiên cứu có liên quan đã được công bố trong ấn phẩm của Hiệp hội Vật lý Hoa Kỳ xuất bản vào ngày 2/6/2023.
Trong nghiên cứu mới, các nhà nghiên cứu tại Đại học Radboud đã kết hợp các kỹ thuật từ vật lý, thiên văn học và toán học để xem xét lại quá trình này, phân tích điều gì xảy ra khi các cặp hạt như vậy được tạo ra xung quanh lỗ đen và sự tồn tại của chân trời sự kiện có thực sự quan trọng hay không.
Các phát hiện gợi ý rằng các hạt mới cũng có thể được tạo ra ngoài chân trời sự kiện. Ngoài bức xạ Hawking nổi tiếng, còn có một dạng bức xạ mới.
Bất kỳ vật thể nào có khối lượng hoặc mật độ hợp lý đều có thể tạo ra độ cong không-thời gian đáng kể. Về cơ bản, trường hấp dẫn của những vật thể này khiến không-thời gian bị cong xung quanh chúng. Các lỗ đen là ví dụ điển hình nhất, nhưng không-thời gian cũng uốn quanh các ngôi sao chết nhỏ gọn khác như sao neutron và sao lùn trắng và các vật thể siêu lớn như cụm thiên hà. Trong những trường hợp này, các nhà nghiên cứu nhận thấy lực hấp dẫn vẫn có thể ảnh hưởng đến các dao động trong trường lượng tử đủ để tạo ra các hạt mới gần giống với bức xạ Hawking mà không cần đến "chất xúc tác" chân trời sự kiện.
Nghiên cứu ngụ ý rằng các vật thể không có chân trời sự kiện, chẳng hạn như phần còn lại của các ngôi sao đã chết và các vật thể lớn khác trong vũ trụ, cũng có bức xạ này. Và, sau một thời gian dài, điều này sẽ khiến mọi thứ trong vũ trụ cuối cùng bốc hơi giống như lỗ đen.
Các nhà nghiên cứu cho biết, điều này đã thay đổi không chỉ hiểu biết của chúng ta về bức xạ Hawking mà còn cả quan điểm của chúng ta về vũ trụ và tương lai của nó.
Tuy nhiên, con người không cần quá lo lắng. Một lỗ đen có khối lượng bằng Mặt trời sẽ mất 10^64 năm để bốc hơi.
Nghiên cứu có liên quan đã được công bố trong ấn phẩm của Hiệp hội Vật lý Hoa Kỳ xuất bản vào ngày 2/6/2023.
