چگونه سیاه چاله تبخیر میشود؟

بیگ بنگ: هیچ چیز تا ابد دوام نمی آورد، حتی سیاهچاله ها؛ بر طبق گفته های استیون هاوکینگ سیاهچاله ها بعد از مدتی تبخیر می شوند، اما دقیقا چه اتفاقی برای آنها رخ می دهد؟

به گزارش بیگ بنگ، نظریه ی کوانتومی پیشنهاد می کند که ذرات مجازی در جهان هستی تمام مدت وجود دارند. بنابراین زمانی که یک ماده به پادماده اش نزدیک می شود با هم ترکیب می شوند و از بین می روند.

هنگامی که این اتفاق در نزدیکی افق رویداد سیاهچاله می افتد، اتفاقات عجیبی رخ می دهد، به جای آنکه دو ذره موجود با برخورد به هم، یکدیگر را نابود کنند، ذراتی می توانند به سیاه چاله سقوط کنند، و ذرات دیگر به فضا پرتاب می شوند. بر طبق این نظریه در طول یک دوره ی زمانی گسترده، فرار ذرات باعث می شود که سیاهچاله تبخیر شود.

صبر کنید، اگر این ذرات مجازی به درون سیاهچاله ها سقوط می کنند، نباید بزرگ و پرجرم شوند؟ چه چیزی سبب می شود تا تبخیر شوند؟ از نگاه ناظر بیرونی که به افق رویداد سیاهچاله می نگرد، به نظر می رسد درخششی از تابش در سیاهچاله وجود دارد. اگر سیاهچاله تابش نمی کرد قانون ترمودینامیک را نقض می کرد که در آن انرژی نه می تواند به وجود بیایید و نه از بین برود، در حالی که سیاهچاله از خود تابش ساطع می کند و نیاز دارد تا اندکی از جرم خود را از دست دهد.

جرم بیشتر باعث ِ درجه حرارت کمتر می شود در حالی که دمای آن هنوز صفر نیست. از حالا تا آینده، درجه حرارت بزرگترین سیاهچاله، سردتر از درجه حرارت تابش پس زمینه ی کیهانی(CMB) است.

تابش پس زمینه ی کیهانی درون سیاهچاله سقوط خواهد کرد و جرم آن را افزایش می دهد، سپس به آرامی سیاهچاله، اشعه ی گرمی از خود ساطع می کند و جرم را بصورت انرژی به فضا پرتاب می کند. میزان این تابش بستگی به جرم سیاهچاله دارد، برای مثال ممکن است تبخیر کامل یک سیاهچاله ۶۷^۱۰ سال طول بکشد؛ برای سیاهچاله های مرکز کهکشان راه شیری نیز به نظر می رسد ۱۰۰^۱۰ سال طول بکشد.

این عدد بسیار بزرگ است، اما هنوز کمتر از بی نهایت است. حتی سیاهچاله ها که طولانی ترین عمر را در میان اجرام کیهانی دارند نیز در نهایت به انرژی تبدیل خواهند شد. شتاب دهنده بزرگ هادرونی ممکن است قادر به تولید یک سیاهچاله میکروسکوپی در کثری از ثانیه و ناپدید کردن آن با یک انفجار از تابش هاوکینگ باشد. اگر محققان آن را پیدا کنند، هاوکینگ خوش اقبال ترین فیزیکدان جهان می شود. هیچ چیز ابدی نیست، حتی سیاهچاله، بعد از طولانی ترین زمان مطمئن باشید که سیاهچاله ها تبخیر می شوند و تنها راه نشستن و نظاره کردن آنهاست و شاید هم این تنها راه نباشد. شما هم نظر علمی تان را پیرامون این اجرام شگفت انگیز کیهانی بیان نمایید؟

بنا به نظریه ی تابش هاوکینگ یک سیاهچاله می تواند به علت تبخیر کوانتومی کوچکتر و کوچکتر شده و در نهایت از بین برود، تابش هاوکینگ جزء معدود ایده های پیشنهاد شده درباره ی مرگ سیاهچاله ها است که توسط استیون هاوکینگ بزرگترین فیزیکدان زنده جهان پیشنهاد شده است و در صورتی که در زمان حیات یا پس از مرگ هاوکینگ اثبات شود، استیون هاوکینگ موفق به دریافت جایزه نوبل فیزیک خواهد شد، اما بعلت اینکه هنوز اثبات نشده، بعنوان یک فرضیه باقی مانده است. استیون هاوکینگ با استفاده از فرمول معروف اینشتین، E=MC2 این ایده را پیشنهاد می کند که هنگامی که انرژی سیاهچاله کمتر می شود، در نتیجه به تبع جرم آن نیز کمتر و کمتر می شود و در نهایت از بین می رود.