Ikke så let at forestille sig, givet den mangfoldighed af former, der træffes af stof i Universet, over millioner af år, der kun var neutral gas atomer af hydrogen og helium. Og det er ligeledes vanskeligt at forestille sig, at en dag, i en million milliard år alle stjernerne vil blive formørket. Der vil kun være resterne af vores stadig i live… Universet og sorte huller. Men de vil ikke leve evigt. I denne forbindelse et interessant spørgsmål er født. Hvad sker der, når et sort hul mister energi nok, som et resultat af Hawking stråling, så dens energitæthed vil ikke længere være i stand til at opretholde en singularitet med en begivenhed horisont? Det er, når det sorte hul vil ophøre med at være et sort hul på grund af Hawking-stråling?
For at besvare dette spørgsmål, er det vigtigt at forstå, hvad der rent faktisk et sort hul.
Sorte huller er som regel dannet af sammenbruddet i kernen af en massiv stjerne, når nukleart brændsel ophører med at syntetisere tungere grundstoffer. Den nedgang og ophør af den syntese, i kernen falder trykket af stråling, som var den eneste, der holdt stjerne fra gravitationel kollaps. Mens det ydre lag ofte oplevet stigende fusion reaktion, lufte den tidligere stjerne, en supernova, kernen kollapser først til en neutronstjerne, men hvis massen er for stor, neutroner kvanter sammenbrud i den mørke endnu mere tæt, som et sort hul. Også sort hul, der kan dannes, når en neutronstjerne, vil få tilstrækkelig masse fra den ledsagende stjerne og krydser grænsen, der kræves for at blive til et sort hul.
Fra det synspunkt af tyngdekraften til at blive til et sort hul, du bare nødt til at få nok masse i en tilstrækkelig lille volumen af rum, hvorfra selv lys ikke kan slippe ud. Hver vægt, herunder planeten Jorden har en escape velocity: den hastighed, som du har brug for til at udvikle sig til fuldt ud at trække sig tilbage fra den gravitationelle tiltrækning på en vis afstand (fx, afstand fra centrum af Jorden, dens overflade) fra dets center of mass. Men hvis der er nok masse at escape velocity bliver lig med lysets hastighed, i dette tilfælde, vil intet være i stand til at overvinde denne barriere, fordi intet kan overskride lysets hastighed.
Er afstanden fra midten af massen, hvor undvigelseshastigheden er lig med lysets hastighed — kald det R — bestemmer størrelsen af den begivenhed horisont af et sort hul. Men det faktum, at under sådanne forhold, noget, der eksisterer, har en mere subtil konsekvens: dette spørgsmål bør kollaps til en singularitet. Vi kan antage, at der skal være en tilstand af noget, der er stabilt og på et bestemt volumen inden for event horizon, men det er fysisk umuligt.
For at vise, ydre styrke, indre partikel har til at sende en partikel-carrier styrker fra massemidtpunktet til det event horizon. Men luftfartsselskabet magt er også begrænset af lysets hastighed, og uanset hvor du befinder dig inden for event horizon, alle lys-som kurver ende i centrum. For langsom og massive partikler er endnu værre. Så snart du danne et sort hul, med event horizon, alle spørgsmål inde til at krølle op i en singularitet.
Og da intet kan undslippe et sort hul, ville du tror, at et sort hul vil forblive sådan for evigt. Og hvis ikke det var for kvantefysik, så ville det have været. Men i kvantefysikken, at der er et nul mængden af energi, der karakteriserer plads: quantum vakuum. I en krumme rum, quantum vakuum får meget forskellige egenskaber end hjemme, og der er ingen felter, krumning, der ville være større end i nærheden af enestående karakter af et sort hul. Kombinere disse to love på natur — kvante-relativistiske fysik og rum-tid på nær et sort hul — og få det fænomen, at Hawking-stråling.
Beregninger af quantum field theory i krumme rum giver en overraskende beslutning: i rummet omkring den begivenhed horisont af et sort hul udsender termisk stråling fra et sort legeme. Og de mindre event horizon, jo større krumning af rummet i nærheden af den begivenhed horisont, og sammen med den højere sats af Hawking-stråling. Hvis vores Søn var et sort hul, temperaturen af Hawking-stråling ville være 62 nanokelvin, hvis du tog et sort hul i centrum af vores galakse, 4 000 000 gange tungere end solen, temperaturen ville have været 15 femtocells, eller 0,000025% af den stråling, temperatur af en mindre objekt.
Dette betyder, at jo mindre sort hul, jo hurtigere det henfalder, og længe leve den store. Et sort hul med solens masse ville eksistere omkring 1067 år til at fordampe, men det sorte hul i centrum af vores galakse vil leve i 1020 gange længere. Det er interessant, at lige til det sidste af eksistensen af det sorte hul vil forblive event horizon. Efter dannelsen af den singularitet, og er stadig event horizon — det vil fortsat være en singularitet indtil da, indtil massen vil ikke blive nul.
Dog, dette sidste sekund af livet i det sorte hul vil føre til meget specifikke og kraftig frigivelse af energi. Når massen falder til 228 tons, er det et signal om, at der er præcis et sekund. Størrelsen af den begivenhed horisont på dette tidspunkt vil være yoctometre 340 eller 3,4 x 10-22: størrelsen af en bølgelængde af en foton med en energi på over den energi af en partikel har der nogensinde er produceret TANK. I det sidste sekund, vil blive frigivet 2.05 x 1022 joule energi, fem millioner megatons TNT. Det er som, hvis en million termonukleare bomber eksploderede i det lille stykke af rummet; det er den sidste fase af fordampning af et sort hul.
Hvad vil der være tilbage? Bare den udgående stråling. I de sidste plads var en singularitet, i hvilken masse og, eventuelt, afgift og impulsmoment eksisteret i et uendeligt lille volumen, er ikke mere. Den plads vil blive gendannet til sin nonsingular tilstand, som hvis der ikke var noget før. Men når det sker, vil universet har tid til at gøre hele sit værk, det, der er billioner af gange. Der vil ikke være nogen stjerner eller andre lyskilder, fordamper, når den første sorte hul. Og der er ingen “tærskel”, efter hvilken det skulle ske. Bare et sort hul, der skal til at fordampe fuldstændigt. Og så vidt vi ved, vil der kun være stråling.
Med andre ord, hvis du var ser som det fordamper den sidste sort hul i vores Univers, du vil kun se det sort tomrum af rum, hvor der ikke var lys, ingen tegn på aktivitet i over 10100 år eller mere. En pludselig, stærk udbrud af stråling i en bestemt spektrum og den værdi, der ville blive den sidste gang vores synlige univers bader i str. Fordampning af de sidste sort hul vil være den sidste gang, da universet vil sige: lad der blive lys!
Hvad sker der, når det fordamper, den enestående karakter af et sort hul?
Ilya Hel