Учёные предложили более универсальное описание того, как чёрные дыры «теряют» энергию и информацию. Новая модель упрощает понимание процессов, происходящих с этими объектами на протяжении всей их «жизни» — от рождения до испарения.

Что было не так в старой теории

В 1970-х годах Стивен Хокинг предложил знаменитую теорию, согласно которой чёрные дыры медленно испаряются, излучая так называемое хокинговское излучение. Однако эта теория хорошо работала только для чёрных дыр в состоянии равновесия — то есть практически не меняющихся со временем.

«Законы механики чёрных дыр Хокинга были парадигмой на протяжении 50 лет, но они имели серьёзное ограничение», — отметил руководитель исследования Абхай Аштекар из Университета штата Пенсильвания.

Новое решение

Учёные предложили заменить понятие горизонта событий на так называемый динамический горизонт. Это позволило применить к чёрным дырам первый и второй законы термодинамики даже в динамических ситуациях — при формировании, слиянии и испарении.

Теперь свойства чёрных дыр можно описывать через увеличение энтропии (меры беспорядка), подобно тому, как мы описываем кипящую воду. Это даёт более точную картину того, как энергия и информация ведут себя внутри и вокруг этих объектов.

Почему это важно

Новая модель позволяет лучше понять процессы, происходящие с чёрными дырами во время их рождения, слияния и финального испарения. Она также открывает путь к более точным расчётам в квантовой теории гравитации.

«Это позволяет нам расширить первые и вторые законы термодинамики на чёрные дыры, которые находятся не в равновесии, преодолевая ограничения парадигмы, которая использовалась более полувека», — подчеркнул Аштекар.

Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters.

Вкратце

Учёные предложили обновление знаменитой теории «протекающих» чёрных дыр Стивена Хокинга. Новая модель использует понятие динамического горизонта и позволяет применять законы термодинамики к чёрным дырам в динамических ситуациях — при формировании, слиянии и испарении. Это упрощает описание процессов и открывает новые возможности для изучения квантовой гравитации. Работа опубликована в журнале Physical Review Letters.