Μια πολύ σύντομη αναφορά στην περίφημη ακτινοβολία Hawking

1. Λίγα για την ακτινοβολία Hawking (Hawking radiation)
Πρόκειται για ακτινοβολία που εκπέμπεται από μια μαύρη τρύπα και
είναι αποτέλεσμα κβαντομηχανικών διεργασιών. Θεωρητικά επιχειρήματα
για την ύπαρξη και την προέλευσή της, έδωσε για πρώτη φορά στα 1974 ο
Stephen Hawking. Το ισχυρό βαρυτικό πεδίο της μαύρης τρύπας, κοντά
στην περιοχή του ορίζοντα γεγονότων, προκαλεί τη δημιουργία ζεύγους
σωματιδίου-αντισωματιδίου. Ένα μέλος του κάθε ζεύγους (το σωματίδιο ή
το αντισωματίδιο) «πέφτει» μέσα στη μαύρη τρύπα, ενώ το άλλο διαφεύγει.
Έτσι για έναν εξωτερικό παρατηρητή, η μαύρη τρύπα φαίνεται ότι εκπέμπει
ακτινοβολία (ακτινοβολία Hawking).
Μπορεί να δειχθεί ότι η μαύρη τρύπα εκπέμπει σαν ένα μέλαν σώμα,
με θερμοκρασία που είναι αντίστροφα ανάλογη της μάζας της. Για μια
μαύρη τρύπα με μάζα όση ο Ήλιος μας, αυτή η θερμοκρασία
(θερμοκρασία Hawking) είναι της τάξης των 107 K και έτσι για μια τέτοια
μαύρη τρύπα, η ακτινοβολία είναι αμελητέα. Μια τέτοια μαύρη τρύπα
«απορροφά» (λόγω της κοσμικής ακτινοβολίας υποβάθρου των 2,73Κ )
πολύ περισσότερη ενέργεια από όση εκπέμπει. Μια μαύρη τρύπα με μάζα
4,5.1022 Kg (περίπου όση είναι η μάζα του Φεγγαριού) έχει θερμοκρασία
γύρω στους 2,7Κ και άρα απορροφά τόση ενέργεια όση και εκπέμπει. Για
μικρότερες μαύρες τρύπες, η ακτινοβολία Hawking υπερισχύει της
πρόσληψης ενέργειας από την κοσμική ακτινοβολία υποβάθρου και έτσι
μια τέτοια μαύρη τρύπα χάνει ενέργεια (και άρα μάζα) και τελικά
«εξατμίζεται» (ή «εξαερώνεται»).
Πάντως οι πρώτοι που μελέτησαν τη δυνατότητα εκπομπής
ακτινοβολίας από μια μαύρη τρύπα ήταν οι Σοβιετικοί φυσικοί Γιάκοφ
Ζέλντοβιτς (Yakov Borisovich Zel’dovich 1914-1887, γεννημένος στη
Λευκορωσία) και Αλεξέι Σταρομπίνσκι (Alexei Starobinsky), οι οποίοι
γύρω στα 1973 ανακάλυψαν ότι οι περιστρεφόμενες μαύρες τρύπες θα
μπορούσαν να δημιουργήσουν σωματίδια και να τα «εκτινάξουν» στο χώρο.
Η ενέργεια των εκπεμπόμενων σωματιδίων θα μπορούσε να προέρχεται
από τον περιστρεφόμενο χώρο που καθορίζει το σύνορο της μαύρης

2. τρύπας. Ο Hawking προσπαθώντας να αναπτύξει μια μαθηματική θεωρία
για την εκπομπή σωματιδίων στα πλαίσια της κβαντομηχανικής,
διαπίστωσε ότι ακόμα και οι μη περιστρεφόμενες μαύρες τρύπες θα
μπορούσαν να εκπέμπουν σωματίδια.
ΦΙΟΡΕΝΤΙΝΟΣ ΓΙΑΝΝΗΣ