Ποια είναι η θερμοκρασία μιας μαύρης τρύπας και πώς επηρεάζει το περιβάλλον της;

Οι μαύρες τρύπες, εξ ορισμού, μην εκπέμπουν φως ή οποιαδήποτε άλλη μορφή ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας. Αντ 'αυτού, απορροφούν οτιδήποτε έρχεται κοντά τους, συμπεριλαμβανομένου του φωτός. Επομένως, οι μαύρες τρύπες δεν έχουν συγκεκριμένη θερμοκρασία με την παραδοσιακή έννοια.

Ωστόσο, η έννοια της θερμοκρασίας μπορεί ακόμα να συσχετιστεί με μαύρες τρύπες μέσω αυτού που είναι γνωστό ως ακτινοβολία Hawking. Πρόκειται για ένα θεωρητικό φαινόμενο που πρότεινε ο φυσικός Stephen Hawking στη δεκαετία του 1970. Σύμφωνα με τη θεωρία του Hawking, ο ορίζοντας συμβάντος μιας μαύρης τρύπας (το σημείο χωρίς επιστροφή πέρα ​​από το οποίο τίποτα, ούτε καν ελαφρύ, μπορεί να ξεφύγει) δεν είναι εντελώς άδειο, αλλά αντ 'αυτού συμπεριφέρεται ως πηγή θερμικής ακτινοβολίας.

Η ακτινοβολία του Hawking προβλέπεται να εμφανίζεται λόγω κβαντικών διακυμάνσεων κοντά στον ορίζοντα συμβάντος. Αυτές οι διακυμάνσεις οδηγούν στη δημιουργία ζεύγους σωματιδίων-αντιπαρχίας, όπου ένα σωματίδιο πέφτει στην μαύρη οπή, ενώ ο άλλος διαφεύγει ως ακτινοβολία. Τα σωματίδια που διαφεύγουν από τη μεταφορά ενέργειας, τα οποία μειώνουν αποτελεσματικά τη μάζα της μαύρης οπής και αυξάνουν τη θερμοκρασία της.

Η θερμοκρασία μιας μαύρης οπής, όπως ορίζεται σε αυτό το πλαίσιο, είναι άμεσα ανάλογη με την επιφανειακή βαρύτητα της και αντιστρόφως ανάλογη με τη μάζα της. Η επιφανειακή βαρύτητα μιας μαύρης οπής σχετίζεται με τη δύναμη της βαρυτικής έλξης στον ορίζοντα του γεγονότος. Γενικά, όσο μικρότερη είναι η μαύρη τρύπα, τόσο ισχυρότερη είναι η βαρύτητα της επιφάνειας και ως εκ τούτου τόσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία του.

Ωστόσο, η θερμοκρασία μιας μαύρης οπής είναι εξαιρετικά χαμηλή για τυπικές αστροφυσικές μαύρες τρύπες. Για μια ηλιακή μαύρη τρύπα, η θερμοκρασία του hawking εκτιμάται ότι είναι περίπου 10^-8 Kelvin. Αυτό σημαίνει ότι παρόλο που οι μαύρες τρύπες εκπέμπουν ακτινοβολία, ο ρυθμός εκπομπής είναι απίστευτα μικροσκοπικό και χάνουν ενέργεια πολύ αργά. Μικρότερες μαύρες τρύπες, όπως αυτές με μάζες πλανητών ή αστεροειδών, θα είχαν ακόμη υψηλότερες θερμοκρασίες, αλλά δεν είναι αρκετά σημαντικές για να είναι ανιχνεύσιμες με την τρέχουσα τεχνολογία μας.

Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι η θερμοκρασία που σχετίζεται με την ακτινοβολία Hawking είναι καθαρά θεωρητική και η πραγματική ύπαρξή της δεν έχει επαληθευτεί πειραματικά. Παρ 'όλα αυτά, παρέχει μια συναρπαστική εικόνα της κβαντικής φύσης των μαύρων οπών και της αλληλεπίδρασης μεταξύ βαρύτητας και θερμοδυναμικής σε ακραίες συνθήκες.