Черная дыра — не вечный пылесос. Оставленная в пустоте, она медленно исчезает, излучая энергию, как сохнущая лужа на асфальте. Этот процесс, предсказанный Стивеном Хокингом, называют испарением. Чем меньше дыра, тем быстрее она тает, и тем горячее ее «дыхание».
Авторы работы изучали не одну дыру, а целое облако таких объектов — например, первичные черные дыры, которые могли возникнуть в ранней Вселенной. Их массы не одинаковы, а разбросаны в некотором диапазоне. Оказалось, что со временем это облако неизбежно меняет свою форму по одному и тому же сценарию, диктуемому испарением. Как если бы в луже оставались лужицы разного размера, но все они высыхают по общему закону, и в конце остаются только самые мелкие, исчезающие последними.
Это перераспределение масс оставляет след в гравитационных волнах — ряби пространства-времени, которую такие дыры могли породить в далеком прошлом. Спектр этих волн (раскладка по частотам) на низких частотах приобретает характерный степенной спад — универсальную метку испарения. Важно, что эта метка не зависит от того, как именно были распределены массы изначально, будь то критический коллапс или любой другой механизм. Природа словно ставит штамп: «здесь поработало хокинговское испарение».
как её написали авторы, на английском arXiv:2606.09804
Evaporating black holes can leave distinct imprints on gravitational wave (GW) backgrounds. We show that black hole populations with finite width mass distributions exhibit a universal late time evolution governed by the evaporation dynamics rather than the details of the initial mass distribution, leading to a characteristic power law suppression of the induced GWs. We demonstrate this for a broad class of mass functions in primordial black hole (PBH) scenarios featuring an early Universe matter-dominated era, and identify the suppression of PBH-induced GWs found for critical collapse distributions as a manifestation of this general phenomenon. Our results establish a direct connection between the asymptotic GW spectrum and the underlying law of black hole evaporation.
Черная дыра с массой небольшого астероида испарилась бы за время, в миллиарды раз меньшее возраста Вселенной, а сверхмассивная дыра в центре галактики будет таять дольше, чем существуют все звезды вместе взятые.
В романе «Гиперион» Дэна Симмонса испаряющиеся черные дыры используются как оружие, способное уничтожать целые звездные системы — здесь тот же процесс, но в космологических масштабах.