Горизонт не выпускает частицы — но меняет квантовое поле
Граница чёрной дыры, горизонт событий, — не твёрдая поверхность: это рубеж, за которым пути наружу уже нет. В квантовой теории даже пустое пространство не совсем пусто: поля в нём постоянно испытывают флуктуации. Если учитывать эти поля в искривлённом пространстве-времени чёрной дыры, далёкий наблюдатель должен увидеть слабое тепловое излучение — эффект, известный как излучение Хокинга.
Его часто объясняют рождением пары частиц у горизонта: одна будто бы падает внутрь, другая улетает. Это полезная картинка, но не буквальная история о частицах, возникающих на поверхности. Точный расчёт описывает квантовые поля и то, как их состояния выглядят для наблюдателей по разные стороны горизонта. Результат тот же: наружу уходит энергия, а значит, масса чёрной дыры уменьшается.
Чем меньше дыра, тем быстрее она теряет массу
Ключевая особенность расчёта — температура излучения обратно связана с массой дыры. У массивной чёрной дыры она чрезвычайно мала, поэтому поток энергии ничтожен. Уменьшение массы ускоряет нагрев и потерю энергии: в теории процесс становится всё быстрее по мере того, как дыра становится меньше.
Но для звёздных чёрных дыр нынешнее излучение настолько слабое, что его трудно отделить от окружающего космического фона. Поэтому испарение остаётся предсказанием, а не наблюдённым сигналом. И чем ближе расчёт подходит к финальной стадии, тем меньше уверенности: при очень малых размерах классическое описание пространства-времени перестаёт быть достаточным, и потребуется теория квантовой гравитации. Так что у процесса есть предсказанное ускорение, но его последний миг пока остаётся за пределами надёжного расчёта.
