ikk - 17/9/1997

Ακτινοβολία μαύρων τρυπών
-------------------------
[Προυπόθεση για την κατανόηση της ακτινοβολίας των μαύρων τρυπών είναι η γνώση των τελευταίων παραγραφων των άρθρων "Αρχή της Απροσδιοριστίας" και "Αντι-ύλη".]


|---------------------------|
| Ακτινοβολία μαύρων τρυπών |
|---------------------------|

Θυμίζουμε ότι οι μαύρες τρύπες είναι ουράνια αντικείμενα, τεράστιας μάζας και ασύλληπτης πυκνότητας, τόσο μεγάλης που όποιο αντικείμενο "πέσει μέσα τους" δεν μπορεί ποτέ να διαφύγει, ούτε καν το ίδιο το φως -εξ'ου και το όνομά τους.
Έτσι, φαίνεται αδιανόητο ότι μπορεί να ακτινοβολούν. Κι όμως! Να πώς γίνεται:


1. Το κενό που βράζει
---------------------
Σύμφωνα με την αρχή της απροσδιοριστίας, επιτρέπεται η δημιουργία ενέργειας από το κενό, αρκεί η ενέργεια αυτή να "εξαφανιστεί" πάλι μέσα σε πολύ μικρό χρονικό διάστημα. Η ενέργεια αυτή μπορεί να δημιουργήσει, με το φαινόμενο της δίδυμης γένεσης, ένα ζεύγος σωματιδίου- αντισωματιδίου, τα οποία αρχικά απομακρύνονται αλλά πολύ σύντομα, σε πάρα πολύ μικρό χρόνο, ξαναενώνονται και εξαφανίζονται, "βουτώντας" και πάλι μέσα στο κενό.

Μπορούμε λοιπόν να φανταστούμε ότι ο κενός χώρος δεν είναι έτσι όπως νομίζουμε -κενός-, αλλά είναι σαν ένα τεράστιο καζάνι που βράζει, που μέσα του δημιουργούνται συνεχώς φωτόνια που σχεδόν αμέσως εξαφανίζονται, αναδύονται σωματίδια και αντισωματίδια που ξανασυναντώνται σχεδόν αμέσως για να βουτήξουν και πάλι στο κενό... και ξανά και παντού και πάντα...


2. Ακτινοβολία μαύρων τρυπών
----------------------------
Ας φανταστούμε λοιπόν τώρα μια μαύρη τρύπα. Θυμίζουμε ότι γύρω από τη μαύρη τρύπα υπάρχει ένα όριο, ο "ορίζοντας γεγονότων", μέσα από το οποίο ο,τιδήποτε κι αν περάσει είναι αδύνατο να διαφύγει -πέφτει οριστικά μέσα στη μαύρη τρύπα και δεν μπορεί να ξαναβγεί.

Ας φανταστούμε τώρα τον κενό χώρο που κοχλάζει από σωματίδια που δημιουργούνται και εξαφανίζονται συνεχώς, όπως λέγαμε προηγουμένως. Τι γίνεται άραγε πολύ κοντά στην επιφάνεια του "ορίζοντα γεγονότων"; Αν εκεί δημιουργηθεί από το μηδέν ένα ζεύγος σωματιδίου - αντισωματιδίου (με "σκοπό" φυσικά να εξαφανιστεί πάλι σε πολύ μικρό χρόνο), το ένα σωματίδιο μπορεί να είναι σε τέτοια θέση ώστε να πέσει μέσα στη μαύρη τρύπα, ενώ το άλλο μπορεί, οριακά, να είναι λίγο πιο έξω, έτσι ώστε τελικά να διαφύγει! Με τον τρόπο αυτό, τα δύο σωματίδια δεν μπορούν να συναντηθούν ξανά, ούτε να εξαφανιστούν. Έτσι, παραμένει μόνο το ένα σωματίδιο, αυτό που διαφεύγει, που εμείς βλέποντάς το θα νομίζουμε ότι έφυγε από την επιφάνεια της μαύρης τρύπας. Δηλαδή, θα νομίζουμε ότι η μαύρη τρύπα ακτινοβολεί!

Η ακτινοβολία των μαύρων τρυπών ονομάζεται σήμερα "ακτινοβολία Hawking", προς τιμήν του μεγάλου θεωρητικού φυσικού που την ανακάλυψε. Όπως λέει και ο ίδιος ο Hawking, "οι μαύρες τρύπες τελικά δεν είναι και τόσο μαύρες!"


3. Οι μαύρες τρύπες μικραίνουν;
-------------------------------
Εδώ μπορεί κανείς να παρατηρήσει το εξής:

"Όταν κάτι ακτινοβολεί, ελαττώνεται η ενέργειά του. Στην περίπτωση όμως της μαύρης τρύπας, φαίνεται να μην ισχύει αυτό, αφού η μαύρη τρύπα, που εκπέμπει το ένα σωματίδιο, ταυτόχρονα δέχεται μέσα της το άλλο σωματίδιο, οπότε η ενέργειά της φαίνεται να αυξάνεται."

Αυτό δεν ισχύει, γιατί το ένα από τα δύο σωματίδια που δημιουργήθηκαν από το κενό, έχει πάντα θετική ενέργεια και το άλλο αρνητική. Η ακτινοβολία της μαύρης τρύπας παρατηρείται μόνο στις περιπτώσεις που "τυχαίνει" να πέσει μέσα στη μαύρη τρύπα το σωματίδιο με την αρνητική ενέργεια. Έτσι, ταυτόχρονα με την ακτινοβολία του σωματιδίου με τη θετική ενέργεια, η ενέργεια της μαύρης τρύπας τελικά ελαττώνεται (αφού δέχεται σωματίδιο με αρνητική ενέργεια).

Με την παραπάνω περίεργη ομολογουμένως διαδικασία λοιπόν, η μαύρες τρύπες ακτινοβολούν, ενώ ταυτόχρονα ελαττώνεται η ενέργειά τους. Αυτό όμως σημαίνει ότι ελαττώνεται και η μάζα τους (σύμφωνα με την ισοδυναμία μάζας και ενέργειας). Δηλαδή τελικά οι μαύρες τρύπες λόγω της ακτινοβολίας τους θα έπρεπε σιγά-σιγά να "μικραίνουν". Μάλιστα, αποδεικνύεται ότι όσο πιο μικρή είναι μια μαύρη τρύπα τόσο περισσότερο ακτινοβολεί, οπότε, από ένα όριο και μετά, εξαφανίζεται ταχύτατα ακτινοβολώντας τεράστιες ποσότητες ενέργειας μέσα σε μια τεράστια έκρηξη! Αυτό όμως προς το παρόν αυτό δεν συμβαίνει, γιατί η ενέργεια που απορροφούν οι μαύρες τρύπες είναι μεγαλύτερη από αυτήν που εκπέμπουν. ...Όσο όμως το σύμπαν διαστέλλεται και "κρυώνει", τόσο λιγότερη ακτινοβολία θα απορροφούν οι μαύρες τρύπες (αφού θα βρίσκονται μέσα σε πιο "κρύο" περιβάλλον), οπότε η ακτινοβολία που θα εκπέμπουν θα είναι όλο και περισσότερη, και τελικά...;;;!!!


Αυτάααααα τα κουφάαααα!


ΥΓ. Για όσους ενδιαφέρονται για αυτά τα πράγματα, μπορούν να διαβάσουν το βιβλίο του Stephen Hawking: "Το χρονικό του χρόνου", εκδόσεις Κάτοπτρο.


++
Γιάννης Καλατζής
Φυσικός, Αθήνα
ikk@techlink.gr
http://www.angelfire.com/hi/ikk