Can a black hole be destroyed? - Fabio Pacucci

Переводчик: Вадим Гузик Редактор: Ростислав Голод

Black holes are among the most destructive objects in the universe.

Чёрные дыры обладают самой разрушительной силой во Вселенной.

Anything that gets too close to the central singularity of a black hole,

Любой объект, который приблизится к её гравитационной сингулярности,

be it an asteroid, planet, or star,

будь то астероид, планета или звезда,

risks being torn apart by its extreme gravitational field.

рискует быть уничтоженным мощным гравитационным полем чёрной дыры.

And if the approaching object happens to cross the black hole’s event horizon,

А если приближающееся небесное тело вдруг пересечёт горизонт событий,

it’ll disappear and never re-emerge,

то оно исчезнет и никогда больше не вернётся,

adding to the black hole’s mass and expanding its radius in the process.

при этом масса чёрной дыры и её радиус увеличатся.

There is nothing we could throw at a black hole

В чёрную дыру нельзя «бросить» ничего,

that would do the least bit of damage to it.

что хоть как-то повредило бы её.

Even another black hole won’t destroy it–

Её не уничтожить даже другой чёрной дырой:

the two will simply merge into a larger black hole,

обе просто сольются в одну большую чёрную дыру,

releasing a bit of energy as gravitational waves in the process.

в результате чего высвободится некоторая часть энергии в виде гравитационных волн.

By some accounts,

Согласно некоторым представлениям,

it’s possible that the universe may eventually consist entirely of black holes

Вселенная, возможно, будет состоять из одних чёрных дыр

in a very distant future.

в очень далёком будущем.

And yet, there may be a way to destroy, or “evaporate,” these objects after all.

Наконец, возможно, даже существует способ уничтожить или «испарить» их.

If the theory is true,

Если эта теория окажется верной,

all we need to do is to wait.

то нам остаётся только ждать.

In 1974,

В 1974 году

Stephen Hawking theorized a process

Стивен Хокинг предположил, что существует процесс

that could lead a black hole to gradually lose mass.

постепенной утраты чёрной дырой своей массы,

Hawking radiation, as it came to be known,

впоследствии получивший название излучение Хокинга.

is based on a well-established phenomenon called quantum fluctuations of the vacuum.

Оно строится на общепризнанном явлении квантовых флуктуаций в вакууме.

According to quantum mechanics,

Согласно квантовой механике, в некой точке пространства-времени

a given point in spacetime fluctuates between multiple possible energy states.

происходит флуктуация между возможными состояниями энергии.

These fluctuations are driven by the continuous creation and destruction

Эти флуктуации происходят благодаря непрерывным образованиям и разрушениям

of virtual particle pairs,

пар виртуальных частиц,

which consist of a particle and its oppositely charged antiparticle.

которые состоят из частицы и античастицы с отрицательным зарядом.

Normally, the two collide and annihilate each other shortly after appearing,

Обычно после образования пар частицы сталкиваются и уничтожают друг друга,

preserving the total energy.

таким образом сохраняя энергию.

But what happens when they appear just at the edge of a black hole’s event horizon?

Но что если они попадут на край горизонта событий?

If they’re positioned just right,

Если они займут определённое положение,

one of the particles could escape the black hole’s pull

то одна частица может преодолеть силу притяжения и улететь,

while its counterpart falls in.

а её античастица упадёт внутрь чёрной дыры.

It would then annihilate another oppositely charged particle

Там она аннигилирует с другой частицей, имеющей противоположный заряд

within the event horizon of the black hole,

внутри горизонта событий,

reducing the black hole’s mass.

в результате чего снизится масса чёрной дыры.

Meanwhile, to an outside observer,

Однако внешнему наблюдателю

it would look like the black hole had emitted the escaped particle.

будет казаться, что чёрная дыра излучает улетающие частицы.

Thus, unless a black hole continues to absorb additional matter and energy,

То есть если чёрная дыра не будет поглощать новую материю и энергию,

it’ll evaporate particle by particle, at an excruciatingly slow rate.

она будет постепенно испаряться в течение ужасно долгого времени.

How slow?

Но как долго?

A branch of physics, called black hole thermodynamics, gives us an answer.

Ответ даёт одно из направлений физики под названием термодинамика чёрных дыр.

When everyday objects or celestial bodies release energy to their environment,

Когда окружающие предметы или небесные тела высвобождают энергию,

we perceive that as heat,

мы ощущаем её в виде тепла

and can use their energy emission to measure their temperature.

и благодаря излучаемой энергии можем измерить температуру этих тел.

Black hole thermodynamics

Согласно термодинамике чёрных дыр,

suggests that we can similarly define the “temperature” of a black hole.

мы можем аналогично измерить температуру чёрной дыры.

It theorizes that the more massive the black hole,

Теоретически принято считать, что чем больше чёрная дыра,

the lower its temperature.

тем ниже её температура.

The universe’s largest black holes

Самые крупные чёрные дыры

would give off temperatures of the order of 10 to the -17th power Kelvin,

излучают температуры порядка 10 в 17-й степени Кельвинов,

very close to absolute zero.

что очень приближено к абсолютному нулю.

Meanwhile, one with the mass of the asteroid Vesta

А те, что по массе похожи на астероид Веста,

would have a temperature close to 200 degrees Celsius,

нагреваются примерно до 200 градусов Цельсия,

thus releasing a lot of energy in the form of Hawking Radiation

отдавая огромное количество энергии в форме излучения Хокинга

to the cold outside environment.

в очень холодную внешнюю среду.

The smaller the black hole,

Наверное, чем меньше чёрная дыра,

the hotter it seems to be burning–

тем выше её температура

and the sooner it’ll burn out completely.

и тем скорее она испарится полностью.

Just how soon?

Но как быстро это произойдёт?

Well, don’t hold your breath.

Не рассчитывайте, что скоро.

First of all, most black holes accrete, or absorb matter and energy,

Прежде всего, большинство чёрных дыр поглощают и аккумулируют материю и энергию

more quickly than they emit Hawking radiation.

быстрее, чем в них высвобождается излучение Хокинга.

But even if a black hole with the mass of our Sun stopped accreting,

Но даже если чёрная дыра массой нашего Солнца вдруг перестанет их аккумулировать,

it would take 10 to the 67th power years–

то потребуется 10 в 67-й степени лет —

many many magnitudes longer than the current age of the Universe—

что во много-много раз больше возраста нашей Вселенной —

to fully evaporate.

для полного её испарения.

When a black hole reaches about 230 metric tons,

Когда чёрная дыра достигает веса примерно в 230 тон,

it’ll have only one more second to live.

то существовать ей остаётся лишь одну секунду.

In that final second,

В эту последнюю секунду

its event horizon becomes increasingly tiny,

её горизонт событий становится очень тонким,

until finally releasing all of its energy back into the universe.

и наконец вся её энергия высвобождается обратно во Вселенную.

And while Hawking radiation has never been directly observed,

И хотя так и не удалось непосредственно наблюдать за излучением Хокинга,

some scientists believe that certain gamma ray flashes detected in the sky

учёные полагают, что некоторые наблюдаемые в космосе вспышки гамма-лучей

are actually traces of the last moments

на самом деле появляются в последние моменты существования

of small, primordial black holes formed at the dawn of time.

небольших самых первых чёрных дыр, которые сформировались ещё на заре времён.

Eventually, in an almost inconceivably distant future,

Наконец, в почти непостижимо далёком будущем

the universe may be left as a cold and dark place.

от Вселенной останутся лишь холод и тьма.

But if Stephen Hawking was right,

Но если Стивен Хокинг был прав,

before that happens,

то прежде чем это произойдёт,

the normally terrifying and otherwise impervious black holes

наводящие ужас и недоступные для понимания чёрные дыры

will end their existence in a final blaze of glory.

закончат своё существование, ярко вспыхнув в последний раз.