Ακτινοβολία Hawking

Η ακτινοβολία Hawking προκύπτει από τον συνδυασμό της θεωρίας της σχετικότητας, της κβαντομηχανικής και της θερμοδυναμικής.

Που στηρίζεται: Από τις αρχές κβαντομηχανικής μαθαίνουμε ότι η πιθανότητα να εμφανιστεί ένα γεγονός δεν είναι ποτέ μηδενική. Μπορεί δηλαδή για παράδειγμα να έχουμε τη δημιουργία ενός σωματιδίου από το «τίποτα». Στην πραγματικότητα αυτό που νομίζουμε σαν "άδειο"/"κενό" χώρο δεν είναι στην πραγματικότητα καθόλου κενός. Τον γεμίζει μια θάλασσα εικονικών (virtual) βραχύβιων σωματιδίων (μικρά κβαντικά σωματίδια που μεταφέρουν ακτινοβολία και βαρύτητα) που είναι σχεδόν, αλλά όχι εντελώς, πραγματικά. Είναι εν δυνάμει σωματίδια που μπορεί ξαφνικά να εμφανιστούν. To φαινόμενο λέγεται κβαντική διακύμανση κενού και έχει παρατηρηθεί σε εργαστήρια/επιταχυντές.

Σε ορισμένα ασυνήθιστα περιβάλλοντα, όπως είναι τα ισχυρά βαρυτικά πεδία που παράγονται από μελανές οπές μπορούν να "δανειστούν" ενέργεια από το γειτονικό τους χώρο και να γίνουν προσωρινά πραγματικά σωματίδια. Όταν τα εικονικά σωματίδια φανερωθούν, εμφανιστούν δηλαδή στον πραγματικό κόσμο, πρέπει να είναι σε μορφή ζεύγους, ενός σωματίου και του αντισωματίου του. Αυτά μετά από ένα απειροελάχιστο χρόνο εξαϋλώνονται για να μην έχουμε παραβίαση της αρχής διατήρησης της ενέργειας και απελευθερώνουν την ενέργειά τους πίσω στο κενό. Τι γίνεται: Τα εικονικά σωματίδια μπορούν να δανειστούν ενέργεια από μια μελανή οπή και να υλοποιηθούν ακριβώς στην άκρη του ορίζοντα γεγονότος μιας μελανής οπής. Δηλαδή, το όριο που χωρίζει το "εσωτερικό" από το "εξωτερικό" χώρο μιας μελανής οπής. Όταν αυτό συμβεί, το ένα σωμάτιο μερικές φορές πέφτει μέσα στη μελανή οπή (προς το χώρο της ανωμαλίας ή ιδιομορφίας), ενώ το άλλο διαφεύγει. Όπως βλέπουμε στην παρακάτω εικόνα όπου σωμάτιο (p) - αντισωμάτιο (a):

Αποτέλεσμα; Χωρίς τον εικονικό συνεργάτη του, το σωματίδιο που διαφεύγει γίνεται πραγματικό σωματίδιο και μεταφέρει μακριά (έξω από τη μελανή οπή) ένα πολύ μικρό μέρος της μάζας - ενέργειας της μελανής οπής. Έτσι αυτό το σωματίδιο καταναλίσκει περισσότερη ενέργεια από αυτή που έχει, και έτσι συνεισφέρει "αρνητική ενέργεια" στη οπή. Μπορεί λοιπόν, σε ένα μεγάλο χρονικό διάστημα, πολλαπλάσιου της ηλικίας του σύμπαντος (LaTex: 10^{67} χρόνια), η μελανή οπή τελικά να εξατμιστεί, χάνοντας όλη της την ενέργεια, χάρις στα διαφύγοντα σωματίδια.

Η Ακτινοβολία Hawking, όπως ονομάζεται, είναι εξαιρετικά δύσκολο να ανιχνευθεί, ίσως να μην γίνει ποτέ, είναι θεωρητική πρόβλεψη που έχει βέβαια ισχυρές βάσεις (λόγω της εγκυρότητας των επιμέρους κλάδων απ’ τους οποίους προκύπτει) και είναι πολύ πιθανό να συμβαίνει.