Воздушный шарик с нарисованным узором сдувается — и узор идёт рябью, деформируется. Примерно то же самое происходит с чёрной дырой, которая медленно испаряется, теряя энергию через излучение, открытое Стивеном Хокингом. Только вместо резины — искривлённое пространство-время, а вместо узора — граница, за которой исчезает даже свет.
Обычно говорят о горизонте событий — воображаемой сфере, из-под которой ничто не может вырваться. Но у испаряющейся дыры есть более осязаемый рубеж — кажущийся горизонт. Он зависит от наблюдателя и чутко реагирует на малейшие изменения массы. В новой работе физики вывели уравнения, которые описывают, как этот горизонт колеблется и меняет площадь, когда дыра «худеет». Они учли даже обратное влияние излучения на саму дыру — так называемую обратную реакцию.
Имея на руках форму горизонта, учёные смогли восстановить всю четырёхмерную метрику — полную карту пространства-времени вокруг чёрной дыры. Затем они перешли к квантовому описанию и усреднили эту метрику, получив эффективное классическое пространство-время. Его причинную структуру можно изобразить на диаграмме Пенроуза — особом графике, где пути света всегда идут под углом 45 градусов. Такая «квантово-исправленная» диаграмма показывает, как меняются понятия «раньше» и «позже» вблизи испаряющейся дыры.
В конечном счёте работа прокладывает путь к полной квантовой теории чёрных дыр. Следующий шаг — применить процедуру квантования к переменным, описывающим горизонт, и посмотреть, что станет с его площадью на микроскопическом уровне.
Кажущийся горизонт может на мгновение «всплыть» даже там, где горизонт событий ещё не сформировался — например, при коллапсе звезды. Он как рябь на воде, которая предшествует большой волне.
В романе «История твоей жизни» Теда Чана инопланетный язык меняет восприятие времени — похожим образом квантовые поправки перестраивают причинность вблизи чёрной дыры.