Karadeliklerin Radyasyonu
Hawking’ten önce, bilim adamları kara deliklerle ilgili iki tür radyasyondan rahatsız oldular. Birincisi, evrenin herhangi bir yerinde meydana gelen, genel olarak bilinen siyah cisim radyasyonu fenomeni idi. İkincisi, dönen karadeliklerin enerjiyi yaydıkları ve hareketlerini yavaşlattığı fikriydi. Bununla birlikte, teorisi şimdi her kara deliğin, vücudun kütlesi ve sıcaklığı ile güçlü bir şekilde ilişkili olan belirli bir oranda (Hawking radyasyonu) enerji kaybettiğini göstermektedir.
Bu fenomenin arkasındaki hesaplamalar kuantum fiziğine dayanmaktadır, ancak daha ulaşılabilir açıklamalar bulunabilir. Her ikisi de, bir kara deliğin olay ufkunun çevresindeki sanal parçacık-antipartikül çiftlerinin (kara deliğin yerçekimi enerjisi veya vakum dalgalanmaları ile) oluşturulmasını belirleyen koşullara dayanmaktadır.
İlk olarak, yerçekimi çekme sanal parçacıklar üzerinde gerçek parçacıklar olacak şekilde hareket ederse, kara deliğin çevresinden de kaçabilirler. Bu partiküllerin akışı, kara delikten dışına doğru bir kütle akışını temsil eder, bu nedenle buharlaşma ile enerji kaybı oranını temsil eder.
İkincisi, enerji tasarrufu nedeniyle, çiftin parçacıklarından birinin negatif enerjiye sahip olması gerektiğini düşünebiliriz. Bir kuantum fiziği fenomeni (kuantum tünellemesi) nedeniyle, pozitif enerji parçacığının kara delikten kaçması, negatif enerji parçacığının olay ufkuna akması ve kara deliğin genel enerjisini azaltması (ve bunun sonucunda kütlesinin) çok).
Hawking Radyasyon Denklemi
Bir Schwarzschild kara deliğinin (kütlesi için mümkün olan en büyük yarıçapa sahip olan) basitleştirilmiş durumu göz önüne alındığında, boyutsal analiz yoluyla Hawking radyasyonunun vücudun parametrelerine ve evrensel sabitlerine ilişkin ampirik olarak bir denklem bulunabilir. Bu enerji kaybının bir ölçüsü, genellikle kara cisim radyasyonunu hesaplarken kullanılan klasik sıcaklığa benzer bir miktar olan Hawking sıcaklığıdır (doğrudan sıcaklığın dördüncü gücüne bağlıdır).
Son denklem, aşağıda gösterilen ve Hawking sıcaklığının ve karadeliğin kütlesinin ters orantılı olduğunu vurgulamaktadır. Bu, (belki de paradoksal olarak) kara delik ne kadar küçük olursa, o kadar fazla radyasyon yaydığı anlamına gelir. Bu nedenle, sadece çok küçük kara delikler önemli Hawking radyasyonu yayabilir ve sonunda buharlaşabilir.
Hawking Radyasyonunun Saptanması
Tüm keşfedilen ve lokalize kara delikler için bu etkinin deneysel olarak elde edilebilir koşullar altında ölçülemeyecek kadar küçük olduğunu hatırlamak önemlidir. Bu nedenle, Hawking radyasyonu henüz tespit edilmedi. Bu arada fizikçiler benzer sistemler inşa ediyor ve analiz ediyorlar.
Eylül 2010’da, beyaz bir deliğin olay ufkunu simüle eden laboratuvar tarafından oluşturulan bir cismin Hawking radyasyonuna optik bir analog yaydığı düşünülüyordu, ancak bu tarihe kadar bu deneyin doğruluğu hakkında resmi bir onay mevcut değildi. En son tahminlerden biri ayrıca ses karartmalarının (yerçekimi karadeliğindeki ışığa benzer olduğu) sonik karadelikleri Hawking radyasyonunu simüle edebilecek mükemmel bir sıvı akışına bağlar.
Hawking radyasyonunun nasıl ve ne zaman tespit edileceği henüz bilinmemekle birlikte, bilim adamları bu amaç için özenle çalışıyorlar. Böyle bir radyasyon keşfedildikten sonra ne olduğu bilinmemektedir, ancak kişi sadece kara delikleri anlama konusunda yeni bir dönem açacağını umabilir.
