هاوکینگ و سیاه‌چاله‌ها – قسمت دوم

black_hole

هاوکینگ و اخترفیزیک‌دانان دیگر در ۱۹۷۴ در حدود ۸۰ درصد مطمئن بودند که سیگنوس X-1 در واقع یک سیاه‌چاله است. هاوکینگ به عنوان «تضمین» با همکارش در کلتک، کیپ ثورن شرط بست که سیگنوس X-1 پناهگاه یک سیاه‌چاله نیست.
تضمین هاوکینگ در صورتی‌که شرط را می‌برد، اشتراک ۴ ساله‌ی مجله‌ی بریتانیایی پرایویت ‌آ‌ی بود.
ثورن در صورت برد اشتراک یک‌ساله‌ی مجله‌ی پنت‌هاوس را به دست می‌آورد. در ۱۹۹۰ اطمینان در مورد سیاه‌چاله‌ی سیگنوس X-1 تا ۹۵ درصد افزایش یافت و هاوکینگ از روی خوشحالی شرط را پرداخت.
شناخته‌شده‌ترین دستاورد هاوکینگ در اخترفیزیک، نظریه‌ای است که تا حدی با سیاهی سیاه‌چاله‌ها در تناقض است.
طبق توضیح هاوکینگ، «سیاه‌چاله‌ها خیلی سیاه نیستند». سازوکاری که سیاه‌چاله‌ها از طریق آن سیاهی خود را از تن بیرون می‌کنند، به مفهومی ارتباط دارد که دیراک مطرح کرد و بر مبنای آن الکترون‌ها دارای شرکای ضد الکترونی خود به نام پوزیترون‌اند. الکترون و پوزیترون هنگام برخورد، یکدیگر را نابود کرده و فوتون‌های پرتو گاما تولید می‌شود.
عکس این فرایند یعنی تولید جفت‌ الکترون‌-‌پوزیترون از فوتون‌های گامای ناشی از یک منبع انرژی مناسب نیز امکان‌پذیر است.
نظریه‌ی کوانتوم، نسخه‌ دیگری از فرآیند دوم را مجاز می‌دارد که به قول فیزیک‌دانان «برخلاف ادراک مستقیم» یا به عبارتی عجیب و خارق‌العاده است. انرژی مورد نیاز برای تولید زوج الکترون‌-‌پوزیترون می‌تواند از فضای خالی یا همان خلاء «قرض» گرفته شود به شرطی‌که نابودی الکترون‌-‌پوزیترون متعاقب آن، این «قرض» انرژی را جبران کند.
مجموعه‌ی برهم‌کنش‌ها برای الکترون با بار منفی و پوزیترون با بار مثبت، در ابتدا شامل تولید جفت است. یعنی

انرژی = الکترون + پوزیترون

که بلافاصله با نابودی جفت دنبال می‌شود.

الکترون + پوزیترون = انرژی

اصل عدم قطعیت‌ هایزنبرگ، چگونگی وقوع این رویداد را نشان داده و محاسبه مدت زمان پیش از نابودی الکترون و پوزیترون را امکان‌پذیر می‌سازد. داستان مشابهی را می‌توان برای هر نوع ذره‌-‌ضد‌ ذره دلخواهی باز گفت. ذرات و ضد ذرات درگیر در این فرآیندِ تولید و نابودی جفت،‌ «مجازی» نامیده می‌شوند چرا‌که نمی‌توان آن‌ها را از طریق آشکارسازی ذرات به صورت مستقیم مشاهده کرد.
ایده هاوکینگ این بود که اگر جفت مجازی در مجاورت سیاه‌چاله‌ تولید شوند،‌ واقعی شده و یکی از آن‌ها مشاهده‌پذیر خواهد بود. یکی از آن‌ها جذب حفره شده و به یک ذره‌ یا ضد ذره واقعی تبدیل می‌شود. در حالی‌که دیگری که آن‌ هم واقعی است، می‌تواند بگریزد و به صورت تابش گسیلی دیده شود. حفره تا محدوده‌ای که این گسیل‌ها رخ می‌دهند، سیاه نیست. برای خلق جفت ذره‌-‌ضد ذره انرژی مورد نیاز است که از میدان گرانشی سیاه‌چاله تأمین می‌شود.
همزمان با کاهش انرژی میدان، اندازه‌ی حفره نیز کاهش می‌یابد و احتمالاً از طریق یک انفجار عظیم با قدرت میلیون‌ها بمب هیدروژنی ناپدید می‌شود.
با وجود این سیاه‌چاله‌ها تقریباً سیاه‌اند. گسیل تابش سیاه‌چاله که «تابش هاوکینگ» نامیده می‌شود، فرایندی بسیار کند است. طبق نظریه‌ی هاوکینگ،‌ زمان مورد نیاز برای تبخیر کل جرم سیاه‌چاله‌ای به جرم خورشید، در حدود ۱۰ به توان ۶۵ سال تخمین زده می‌شود.
عمر جهانی‌که مشاهده‌ می‌کنیم، بسیار کمتر از این مقدار است: تقریباً ۱۰ به توان ۱۰ سال.

پایان

لینک قسمت اول

image_pdfimage_print
(10 نفر , میانگین : 4٫20 از 5)
لینک کوتاه مقاله : http://bigbangpage.com/?p=303
اسماعیل جوکار

اسماعیل جوکار

نویسنده این مطلب: اسماعیل جوکار، دانشجوی مقطع کارشناسی فیزیک، علاقمند به فیزیک، نجوم و کیهان شناسی می باشد و به عنوان نویسنده در وب سایت بیگ بنگ فعالیت می کند.

شما ممکن است این را هم بپسندید

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *