Маленькая чёрная дыра остывает до нуля экспресс
Обычная чёрная дыра — как печка, которая греет тем сильнее, чем меньше её масса. Крошечная дыра должна раскаляться до немыслимых температур и мгновенно испаряться. Но этот сценарий не учитывает квантовых поправок — того, что происходит, когда сама ткань пространства-времени начинает дрожать.
Авторы работы взяли модель коллапсирующей пылевой сферы, которую придумали Оппенгеймер и Снайдер ещё в 1939 году, и добавили в неё квантовые эффекты и космологическую постоянную — ту самую, что отвечает за ускоренное расширение Вселенной. Расчёты провели для пространства с отрицательной кривизной (anti-de Sitter, AdS) и получили странную картину: температура маленькой дыры не взлетает до небес, а, наоборот, стремится к нулю.
Но самое интересное — поведение теплоёмкости. У классической чёрной дыры она отрицательна: дыра нагревается, когда теряет энергию. Здесь же теплоёмкость меняет знак, проходя через ноль, а потом через бесконечность. Это сигнал фазового перехода — примерно как вода превращается в пар или замерзает в лёд. Только здесь меняется не агрегатное состояние, а сама природа гравитационного объекта. Квантовые эффекты добавляют лишний фазовый переход, которого не было в классической картине. В конце дыра не исчезает, а остаётся холодным, стабильным сгустком — словно последний уголёк, который не гаснет, а превращается в кристалл.
В классической физике температура чёрной дыры обратно пропорциональна массе: дыра с массой астероида была бы горячее Солнца. Но квантовые поправки переворачивают эту зависимость для самых малых масштабов.
В романе «Столпы Творения» Терри Пратчетта мир держится на слонах и черепахе — а здесь микроскопическая чёрная дыра не взрывается, а застывает вечным холодным ядром, словно спящая черепаха в сердце пространства.