هاوكينگ و سياهچالهها – قسمت دوم
هاوكينگ و اخترفيزيكدانان ديگر در 1974 در حدود 80 درصد مطمئن بودند كه سيگنوس X-1 در واقع يك سياهچاله است. هاوكينگ به عنوان «تضمين» با همكارش در كلتك، كيپ ثورن شرط بست كه سيگنوس X-1 پناهگاه يك سياهچاله نيست.
تضمين هاوكينگ در صورتيكه شرط را ميبرد، اشتراك 4 سالهي مجلهي بريتانيايي پرايويت آي بود.
ثورن در صورت برد اشتراك يكسالهي مجلهي پنتهاوس را به دست ميآورد. در 1990 اطمينان در مورد سياهچالهي سيگنوس X-1 تا 95 درصد افزايش يافت و هاوكينگ از روي خوشحالي شرط را پرداخت.
شناختهشدهترين دستاورد هاوكينگ در اخترفيزيك، نظريهاي است كه تا حدي با سياهي سياهچالهها در تناقض است.
طبق توضيح هاوكينگ، «سياهچالهها خيلي سياه نيستند». سازوكاري كه سياهچالهها از طريق آن سياهي خود را از تن بيرون ميكنند، به مفهومي ارتباط دارد كه ديراك مطرح كرد و بر مبناي آن الكترونها داراي شركاي ضد الكتروني خود به نام پوزيتروناند. الكترون و پوزيترون هنگام برخورد، يكديگر را نابود كرده و فوتونهاي پرتو گاما توليد ميشود.
عكس اين فرايند يعني توليد جفت الكترون-پوزيترون از فوتونهاي گاماي ناشي از يك منبع انرژي مناسب نيز امكانپذير است.
نظريهي كوانتوم، نسخه ديگري از فرآيند دوم را مجاز ميدارد كه به قول فيزيكدانان «برخلاف ادراك مستقيم» يا به عبارتي عجيب و خارقالعاده است. انرژي مورد نياز براي توليد زوج الكترون-پوزيترون ميتواند از فضاي خالي يا همان خلاء «قرض» گرفته شود به شرطيكه نابودي الكترون-پوزيترون متعاقب آن، اين «قرض» انرژي را جبران كند.
مجموعهي برهمكنشها براي الكترون با بار منفي و پوزيترون با بار مثبت، در ابتدا شامل توليد جفت است. يعني
انرژي = الكترون + پوزيترون
كه بلافاصله با نابودي جفت دنبال ميشود.
الكترون + پوزيترون = انرژي
اصل عدم قطعيت هايزنبرگ، چگونگي وقوع اين رويداد را نشان داده و محاسبه مدت زمان پيش از نابودي الكترون و پوزيترون را امكانپذير ميسازد. داستان مشابهي را ميتوان براي هر نوع ذره-ضد ذره دلخواهي باز گفت. ذرات و ضد ذرات درگير در اين فرآيندِ توليد و نابودي جفت، «مجازي» ناميده ميشوند چراكه نميتوان آنها را از طريق آشكارسازي ذرات به صورت مستقيم مشاهده كرد.
ايده هاوكينگ اين بود كه اگر جفت مجازي در مجاورت سياهچاله توليد شوند، واقعي شده و يكي از آنها مشاهدهپذير خواهد بود. يكي از آنها جذب حفره شده و به يك ذره يا ضد ذره واقعي تبديل ميشود. در حاليكه ديگري كه آن هم واقعي است، ميتواند بگريزد و به صورت تابش گسيلي ديده شود. حفره تا محدودهاي كه اين گسيلها رخ ميدهند، سياه نيست. براي خلق جفت ذره-ضد ذره انرژي مورد نياز است كه از ميدان گرانشي سياهچاله تأمين ميشود.
همزمان با كاهش انرژي ميدان، اندازهي حفره نيز كاهش مييابد و احتمالاً از طريق يك انفجار عظيم با قدرت ميليونها بمب هيدروژني ناپديد ميشود.
با وجود اين سياهچالهها تقريباً سياهاند. گسيل تابش سياهچاله كه «تابش هاوكينگ» ناميده ميشود، فرايندي بسيار كند است. طبق نظريهي هاوكينگ، زمان مورد نياز براي تبخير كل جرم سياهچالهاي به جرم خورشيد، در حدود 10 به توان 65 سال تخمين زده ميشود.
عمر جهانيكه مشاهده ميكنيم، بسيار كمتر از اين مقدار است: تقريباً 10 به توان 10 سال.
پايان
👏🏻👏🏻👏🏻