تبخیر سیاهچاله: مطالعه نظری تا حدی درستی نظر استیون هاوکینگ را ثابت ‌می‌کند!!

شماتیک مکانیسم تولید ذرات گرانشی ارائه شده در فضازمان شوارتزشیلد. نرخ رویداد تولید ذرات در فواصل کوچک بالاتر است، در حالی که احتمال فرار (که با افزایش مخروط فرار (سفید) نشان داده می‌شود) در فواصل زیاد بالاتر است. اعتبار: arXiv (2023). DOI: 10.48550/arxiv.2305.18521

تحقیقات نظری جدید توسط مایل واندارک، والتر ون سویجلکام و هینو فالکه از دانشگاه رادبود نشان داده است که استیون هاوکینگ در مورد سیاهچاله‌ها درست می گفت (البته نه کاملاً). به دلیل تشعشعات هاوکینگ، سیاهچاله‌ها در نهایت تبخیر می‌شوند، اما افق رویداد آنقدر که تصور می‌‌شد حیاتی نیست. گرانش و انحنای فضازمان نیز باعث ایجاد این تابش می‌شود. این بدان معنی است که تمام اجرام بزرگ در جهان، مانند بقایای ستارگان، در نهایت تبخیر خواهند شد.

استیون هاوکینگ با استفاده از ترکیبی هوشمندانه از فیزیک کوانتومی و نظریه گرانش اینشتین، استدلال کرد که ایجاد و نابودی خود به خودی جفت ذرات باید در نزدیکی افق رویداد (نقطه‌ای که فراتر از آن هیچ فراری از نیروی گرانشی یک سیاه‌چاله وجود ندارد) رخ دهد.

یک ذره و ضد ذره آن برای مدت کوتاهی از میدان کوانتومی ایجاد می‌شوند و پس از آن بلافاصله از بین می‌روند. اما گاهی اوقات یک ذره در سیاهچاله سقوط می‌کند و سپس ذره دیگر می‌تواند فرار کند: تشعشعات هاوکینگ. به گفته هاوکینگ، این امر در نهایت منجر به تبخیر سیاهچاله‌ها می‌شود.

در این مطالعه جدید، محققان دانشگاه رادبود این فرآیند را دوباره بررسی کردند و بررسی کردند که آیا وجود یک افق رویداد واقعاً حیاتی است یا خیر. آنها تکنیک‌هایی از فیزیک، نجوم و ریاضیات را ترکیب کردند تا بررسی کنند که اگر چنین جفت‌هایی از ذرات در اطراف سیاه‌چاله‌ها ایجاد شوند، چه اتفاقی می‌افتد. این مطالعه نشان داد که ذرات جدید نیز می‌توانند بسیار فراتر از این افق ایجاد شوند. مایکل واندارک می‌گوید: “ما نشان می‌دهیم که علاوه بر تابش معروف هاوکینگ، شکل جدیدی از تابش نیز وجود دارد.”

همه چیز تبخیر می‌شود

والتر ون سویجلکام می‌گوید: “ما نشان می‌دهیم که بسیار فراتر از یک سیاهچاله، انحنای فضازمان نقش بزرگی در ایجاد تابش دارد. ذرات قبلاً در آنجا توسط نیروهای جزر و مدی میدان گرانشی از هم جدا شده‌اند.” در حالی که قبلا تصور می‌شد که هیچ تشعشعی بدون افق رویداد امکان‌پذیر نیست، این مطالعه نشان می‌دهد که این افق ضروری نیست.

فالک می‌گوید: «این بدان معناست که اجرام بدون افق رویداد، مانند بقایای ستارگان مرده و دیگر اجرام بزرگ در جهان، دارای این نوع تابش هستند و پس از یک دوره بسیار طولانی، به همه چیز در جهان در نهایت مانند سیاهچاله‌ها تبخیر می‌شود. این نه تنها درک ما از تابش هاوکینگ بلکه دیدگاه ما را از جهان و آینده آن نیز تغییر می‌دهد.

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

Black hole evaporation: Theoretical study proves Stephen Hawking partially correct

by Radboud University Nijmegen JUNE 2, 2023

https://phys.org/news/2023-06-black-hole-evaporation-theoretical-stephen.html