Πόσο ζεστή είναι μια μαύρη τρύπα και ποιες είναι οι συνέπειες της θερμοκρασίας της στην ενέργεια που περιβάλλει την ύλη;
Η έννοια της θερμοκρασίας συνδέεται συνήθως με τη μέση κινητική ενέργεια των σωματιδίων μέσα σε ένα σύστημα. Ωστόσο, στην περίπτωση μαύρων οπών, δεν διαθέτουν θερμοκρασία με την παραδοσιακή έννοια. Αντ 'αυτού, χαρακτηρίζονται από μια ποσότητα που ονομάζεται θερμοκρασία Hawking.
Η θερμοκρασία Hawking είναι μια θεωρητική έννοια που προκύπτει στη μελέτη της κβαντικής μηχανικής κοντά στον ορίζοντα συμβάντος μιας μαύρης οπής. Ονομάστηκε μετά από τον διάσημο θεωρητικό φυσικό Stephen Hawking, ο οποίος πρότεινε για πρώτη φορά την ύπαρξή του το 1974.
Η θερμοκρασία Hawking δεν σχετίζεται άμεσα με τη θερμότητα ή τη θερμική ακτινοβολία που εκπέμπεται από την ίδια την μαύρη οπή. Αντ 'αυτού, αντιπροσωπεύει τη θερμοκρασία της ακτινοβολίας που ένας παρατηρητής θα μετρούσε στο άπειρο αν επρόκειτο να επιταχυνθεί προς τη μαύρη τρύπα και να αιωρείται ακριβώς έξω από τον ορίζοντα συμβάντος.
Η θερμοκρασία Hawking είναι ανάλογη προς την επιφανειακή βαρύτητα της μαύρης οπής και είναι αντιστρόφως ανάλογη της μάζας της. Αυτό σημαίνει ότι οι μικρότερες μαύρες τρύπες έχουν υψηλότερες θερμοκρασίες hawking σε σύγκριση με μεγαλύτερες μαύρες τρύπες. Για παράδειγμα, μια μαύρη τρύπα με μάζα συγκρίσιμη με εκείνη της γης θα είχε θερμοκρασία Hawking περίπου 10^-32 Kelvin, ενώ μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα με τη μάζα εκατομμυρίων ηλιακών μαζών θα είχε μια θερμοκρασία χόμπι κοντά στο απόλυτο μηδέν.
Επιπτώσεις στη γύρω ύλη ενέργεια
Η θερμοκρασία Hawking έχει σημαντικές επιπτώσεις στο θέμα και την ενέργεια που περιβάλλει τη μαύρη τρύπα:
1. ακτινοβολία μαύρης οπής: Το φαινόμενο Hawking προβλέπει ότι οι μαύρες τρύπες εκπέμπουν μια ελαφριά λάμψη γνωστή ως ακτινοβολία Hawking. Αυτή η ακτινοβολία είναι αποτέλεσμα των κβαντικών διακυμάνσεων που εμφανίζονται κοντά στον ορίζοντα συμβάντος, όπου δημιουργούνται ζεύγη σωματιδίων-αντιπαρδίων. Εάν ένα σωματίδιο πέσει στη μαύρη οπή, ενώ το άλλο διαφεύγει, το σωματίδιο διαφυγής φέρει μια μικρή ποσότητα ενέργειας, συμβάλλοντας στην ακτινοβολία του χόμπι.
2. Παράδοξο Απώλεια Πληροφοριών: Το φαινόμενο Hawking έθεσε ερωτήσεις σχετικά με τη διατήρηση των πληροφοριών στην κβαντική μηχανική. Οι πληροφορίες που περιέχονται στην ύλη που πέφτουν σε μια μαύρη τρύπα φαίνεται να χάνονται για πάντα. Η επίλυση αυτού του φαινομενικού παράδοξου παραμένει μια συνεχιζόμενη πρόκληση στη θεωρητική φυσική.
3. Εξάτμιση μαύρης οπής :Με την πάροδο του χρόνου, η ακτινοβολία που εκπέμπεται από μια μαύρη οπή προκαλεί τη μείωση της μάζας της, οδηγώντας στην τελική εξάτμιση. Αυτή η διαδικασία είναι απίστευτα αργή και γίνεται σχετική μόνο για μικροσκοπικές μαύρες τρύπες. Ως αποτέλεσμα, η συντριπτική πλειοψηφία των μαύρων οπών αναμένεται να επιμείνει επ 'αόριστον.
4. Κβαντική βαρύτητα: Το φαινόμενο Hawking υπογραμμίζει την ανάγκη για μια ενοποιημένη θεωρία που συγχωνεύει τις αρχές της κβαντικής μηχανικής με τη θεωρία της γενικής σχετικότητας. Η συμφιλίωση αυτών των δύο πλαισίων αποτελεί κεντρικό στόχο της έρευνας κβαντικής βαρύτητας.
Συμπερασματικά, ενώ οι μαύρες τρύπες δεν διαθέτουν θερμοκρασία με την παραδοσιακή έννοια, η έννοια της θερμοκρασίας του hawking διαδραματίζει κρίσιμο ρόλο στην κατανόηση των κβαντικών ιδιοτήτων των μαύρων οπών και της επιρροής τους στη γύρω ύλη και την ενέργεια. Η διερεύνηση αυτών των φαινομένων είναι ένας σημαντικός τομέας έρευνας στη θεωρητική φυσική και την αστρονομία, συμβάλλοντας στην κατανόηση του θεμελιώδους φύσης του σύμπαντος.
