ホーキング放射は、ブラックホールの境界で形成される仮想的な粒子について説明しています。 この放射は、ブラックホールの温度が質量に反比例していることを示唆しています。

別の言い方をすれば、ブラックホールが小さければ小さいほど、熱く輝くはずだということです。

直接観測されたことはありませんが、ホーキング放射は一般相対性理論と量子力学の結合モデルによって支持された予測です。 ホーキング放射は、著名な物理学者スティーブン・ホーキング博士が1974年に発表した「ブラックホール爆発か」という論文にちなんで命名され、その存在を主張しています。

なぜブラックホールは光るのか？

ブラックホールに物質が入ると、他の宇宙から事実上隔離されます。 これは物理学者がエントロピーと呼ぶ特性で、無秩序の尺度が取り除かれるのです。

このように物質が除去されると、宇宙の乱れが少なくなるので、熱力学の第二法則を破ることになると考えられていました。

アメリカのプリンストン大学の物理学学生ジェイコブ・ベーケンシュタインは、ブラックホールの狂気の重力の影響を最も受ける空間を囲む境界、つまり事象の地平線と呼ばれる「表面」は、物質が落ち込むたびに面積が大きくなるはずだと指摘しました。

彼は、この面積が失われるはずのエントロピーの大きさを表していることを示し、この提案によってパラドックスが解決されるはずだと考えました。 エントロピーは熱エネルギーを表現する別の方法であり、それは必然的に放射を放出する。 もし事象の地平線がエントロピーを持つなら、それは何らかの形で光るはずで、ブラックホールは結局それほど黒くないということになる。

ベッケンシュタインの一見不合理な提案を反証するために、ホーキングは他の物理学者と議論し、数学的モデルを使ってそれが不可能であることを示そうとしました。

ブラックホールの事象の地平線の近くから粒子が放出される物理的なプロセスは、場の量子論の数学の確かな理解に依存しており、かなり複雑です。 通常、それらは再結合して相殺されますが、この場合、分割によって、すべてのペアの半分が実際の放射線として放出されます。

実際、数学に関するホーキング博士自身の一般的な説明では、極度の重力によって影響を受けた一瞬の仮想粒子について説明しており、ペアの半分が極度の重力によって負のエネルギーを持つ粒子に与えられたおかげでブラックホールから質量を除去しているといいます。

他の物理学者は、粒子が想像上の線上で分裂するというこの「局所的」な説明は、少し誤解を招くと感じています。

この相互作用を適切にマッピングするには、量子力学における重力の役割に関する完全な理論が必要ですが、ホーキング博士の結論では、ブラックホールがある特徴を「散らし」、他の特徴をそのままにするという点について、曲がった空間によって事象の地平線近くの場の量子特性の混合状態がどうなるかが示されています。 ブラックホールが「散乱」する一方で、他の性質はそのまま残るのです。このそのままの性質が、特定の温度の放射に似ていて、ブラックホールを収縮させることができるのです。