Skąd bierze się światło
W fizyce pustka nie jest pusta: wciąż pojawiają się w niej pary cząstek, które natychmiast znikają. Zwykle niszczą się nawzajem, więc nic nie wydostaje się na zewnątrz.
Na granicy czarnej dziury ta równowaga zostaje zaburzona. Jedna cząstka z pary może wpaść do środka, a druga pozostać na zewnątrz i odlecieć. Z zewnątrz wygląda to jak delikatna poświata samej granicy.
Energia uciekającej cząstki pochodzi z samej czarnej dziury, więc ta stopniowo traci masę. To uproszczony obraz, ale oddaje istotę zjawiska: promieniowanie odbiera czarnej dziurze energię.
Jak powolny jest ten proces
Pierwszy kafelek wyjaśnia najważniejszą rzecz. Im większa czarna dziura, tym jest chłodniejsza; czarne dziury o masie gwiazdowej, a tym bardziej supermasywne, są chłodniejsze od otaczającego kosmosu, więc pochłaniają więcej, niż emitują.
Będą mogły parować dopiero w odległej przyszłości, gdy Wszechświat ochłodzi się bardziej niż one. Małe czarne dziury parowałyby szybko i jasno, ale jak dotąd żadnej nie wykryto.
Z tego przewidywania wynikło nierozwiązane pytanie o los informacji. Jeśli czarna dziura paruje, a wydostające się promieniowanie jest takie samo niezależnie od tego, co do niej wpadło, informacje o tym, co wpadło, znikają - a fizyka na to nie pozwala. Spór trwa od pół wieku.
Przewidywanie sprawdza się pośrednio. Naukowcy budują układy laboratoryjne o podobnej matematyce - przepływy cieczy, fale dźwiękowe i ośrodki optyczne - i obserwują w nich podobne promieniowanie; nie jest ono tym samym zjawiskiem, ale wspiera obliczenia.
Znaczenie tego wyniku jest jednak inne. Połączył on trzy dziedziny, które wcześniej prawie się nie przecinały: grawitację, fizykę kwantową i termodynamikę - i do dziś uważa się go za jedną z najważniejszych wskazówek na drodze do ich połączenia.
Doczytaj w aplikacji Miqo
Jeszcze 1 minuta, a na końcu quiz. Znajdziesz go w dziale „Kosmos → Czarne dziury”
Skieruj tu aparat telefonu, a otworzy się App Store lub Google Play.
Źródła
- Przewidziane w 1974 roku promieniowanie cieplne horyzontu czarnej dziury jest odwrotnie proporcjonalne do jej masy
- w przypadku czarnych dziur o masie gwiazdowej i supermasywnych ich temperatura jest niższa niż temperatura promieniowania reliktowego. Promieniowania nie zaobserwowano bezpośrednio
- związany z nim paradoks informacyjny pozostaje nierozwiązany