Het concept van temperatuur wordt meestal geassocieerd met de gemiddelde kinetische energie van de deeltjes binnen een systeem. In het geval van zwarte gaten bezitten ze echter geen temperatuur in de traditionele zin van het woord. In plaats daarvan worden ze gekenmerkt door een grootheid die de Hawking-temperatuur wordt genoemd.

De Hawking-temperatuur is een theoretisch concept dat naar voren komt in de studie van de kwantummechanica nabij de waarnemingshorizon van een zwart gat. Het is vernoemd naar de beroemde theoretisch natuurkundige Stephen Hawking, die het bestaan ​​ervan voor het eerst voorstelde in 1974.

De Hawking-temperatuur houdt niet direct verband met de warmte of thermische straling die door het zwarte gat zelf wordt uitgezonden. In plaats daarvan vertegenwoordigt het de temperatuur van de straling die een waarnemer op oneindig zou meten als hij zou versnellen naar het zwarte gat en net buiten de waarnemingshorizon zou blijven hangen.

De Hawking-temperatuur is evenredig met de zwaartekracht van het zwarte gat aan het oppervlak en omgekeerd evenredig met zijn massa. Dit betekent dat kleinere zwarte gaten hogere Hawking-temperaturen hebben in vergelijking met grotere zwarte gaten. Een zwart gat met een massa vergelijkbaar met die van de aarde zou bijvoorbeeld een Hawking-temperatuur hebben van ongeveer 10 ^ -32 Kelvin, terwijl een superzwaar zwart gat met een massa van miljoenen zonsmassa's een Hawking-temperatuur zou hebben die dicht bij het absolute nulpunt ligt. .

Implicaties voor omringende materie-energie

De Hawking-temperatuur heeft aanzienlijke gevolgen voor de materie en energie rondom het zwarte gat:

1. Straling van zwarte gaten: Het Hawking-effect voorspelt dat zwarte gaten een zwakke gloed uitstralen die bekend staat als Hawking-straling. Deze straling is het resultaat van kwantumfluctuaties die plaatsvinden nabij de waarnemingshorizon, waar deeltjes-antideeltje-paren worden gecreëerd. Als het ene deeltje in het zwarte gat valt terwijl het andere ontsnapt, draagt ​​het ontsnappende deeltje een kleine hoeveelheid energie met zich mee, wat bijdraagt ​​aan de Hawking-straling.

2. Paradox van informatieverlies: Het Hawking-effect riep vragen op over het behoud van informatie in de kwantummechanica. De informatie die zich in de materie bevindt die in een zwart gat valt, lijkt voor altijd verloren te zijn. Het oplossen van deze schijnbare paradox blijft een voortdurende uitdaging in de theoretische natuurkunde.

3. Verdamping van zwarte gaten :Na verloop van tijd zorgt de Hawking-straling die door een zwart gat wordt uitgezonden ervoor dat de massa ervan afneemt, wat uiteindelijk tot verdamping leidt. Dit proces is ongelooflijk langzaam en wordt alleen relevant voor kleine zwarte gaten. Als gevolg hiervan wordt verwacht dat de overgrote meerderheid van de zwarte gaten voor onbepaalde tijd zal blijven bestaan.

4. Kwantumzwaartekracht: Het Hawking-effect benadrukt de noodzaak van een uniforme theorie die de principes van de kwantummechanica combineert met de theorie van de algemene relativiteitstheorie. Het verzoenen van deze twee raamwerken is een centraal doel van onderzoek naar kwantumzwaartekracht.

Concluderend:hoewel zwarte gaten geen temperatuur in de traditionele zin bezitten, speelt het concept van Hawking-temperatuur een cruciale rol bij het begrijpen van de kwantumeigenschappen van zwarte gaten en hun invloed op de omringende materie en energie. Het verkennen van deze verschijnselen is een belangrijk onderzoeksgebied in de theoretische natuurkunde en astronomie, en draagt ​​bij aan ons begrip van de fundamentele aard van het universum.