Hawkingovo žiarenie

Hawkingovo žiarenie je tepelné žiarenie čiernych dier, prvýkrát opísané slávnym britským fyzikom Stephenom Hawkingom.

Entropia a Hawkingovo žiarenie

V roku 1971 Stephen Hawking dokázal, že sa celková plocha horizontu udalostí akejkoľvek skupiny čiernych dier nikdy nezmenší. Toto tvrdenie sa príliš podobá druhému termodynamickému zákonu, pričom plocha hrá v tomto prípade úlohu entropie. Preto Jacob Bekenstein navrhol, že entropia čiernej diery je práve úmerná ploche jej horizontu udalostí. V roku 1975 aplikoval teóriu kvantového poľa na zakrivený časopriestor okolo horizontu udalostí a objavil, že čierne diery môžu vyžarovať tepelné žiarenie, známe aj ako Hawkingovo žiarenie.

Z prvého zákona mechaniky čiernych dier vyplýva, že entropia čiernej diery sa rovná 1/4 plochy horizontu udalostí. Tento všeobecný výsledok je aplikovateľný na kozmologické horizonty ako de Sitterov časopriestor. Neskôr bolo navrhnuté, že čierne diery sú objekty s maximálnou entropiou, čo znamená, že maximálna entropia oblasti vesmíru je entropia najväčšej čiernej diery, ktorá sa do oblasti vojde. Toto viedlo k holografickému princípu.

Vznik žiarenia

Hawkingovo žiarenie vzniká hneď za horizontom udalostí a v súčasnom pojatí nenesie žiadnu informáciu o vnútri čiernej diery, pretože je tepelné. To však znamená, že čierne diery nie sú úplne čierne a dôsledkom je pomalé vyparovanie hmoty čiernej diery. I keď sú tieto efekty zanedbateľné pre astronomické čierne diery, sú významné pre hypotetické miniatúrne čierne diery, kde dominujú účinky kvantovej mechaniky. V súčasnosti sa predpokladá, že malé čierne diery sa rýchlo vyparujú a nakoniec môžu zmiznúť pri výbuchu žiarenia. Z toho dôvodu ma každá čierna diera, ktorá nemôže pohlcovať hmotu, konečnú dĺžku života priamo úmernú jej veľkosti.

Aktuálny vývoj teórie

21. júna 2004 Stephen Hawking, v rozpore so svojimi predchádzajúcimi zisteniami, prezentoval nový argument, že čierne diery predsa len emitujú informácie o tom, čo pohlcujú. Navrhol, že kvantové perturbacie horizontu udalostí by mohli dovoliť uniknúť informáciám a ovplyvniť  vyvolané Hawkingovo žiarenie. Táto teória ešte nebola prediskutovaná vo vedeckej komunite, ale v prípade že bude prijatá, je pravdepodobné, že vyrieši informačný paradox čiernych dier. Medzitým oznámenie o tejto novej teórii zaznamenalo nevídanú pozornosť médií.

Astronómia
Čierne diery