تفاوت تابش پرتو ایکس ِ سیاهچاله و تابش هاوکینگ چیست؟
بیگ بنگ: سیاهچاله با میدان گرانشی فوق‌العاده چنان تاثیری بر فضا-زمان اطراف خود می گذارد که حتی نور هم توان فرار از آن را ندارد. یک سیاهچاله ذاتا باید نامرئی باشد، اما وجود خود را به وسیله گرانش قویی که دارد نشان میدهد، در واقع اثر سیاهچاله‌ها از طریق رفتار اشیائی مشخص می شود که به دور آنها میچرخند، مثل ستاره‌ها و بلعیده شدن و پخش کردن پرتو ایکس. اما آیا تمام تابش‌ها در سیاهچاله‌ها مثل ِ هم میباشند؟
به گزارش بیگ بنگ، جواب کوتاه خیر است. اما برای درک بیشتر این موضوع و توضیحات مفصل‌تر باید جزئیات بیشتری را بررسی نماییم تا با ساز و کار سیاهچاله آشنا شویم. منظور از پرتو ایکس ِ سیاهچاله، پلاسمای موجود در اطراف آن میباشد. این فوران‌های سیاهچاله‌ای از جنس «ماده» هستند، پدیده‌ای که اغلب مشاهده می شود و طی آن جریان‌هایی از ماده در راستای محور چرخش یک جسم فشرده به فضا پاشیده می شوند. هیچ چیزی حتی پرتو ایکس یا هر نوع تابش پر انرژی دیگری نمی توانند از سیاهچاله بگریزد. تابش‌های ایکس گسیل شده از سمت سیاهچاله که در حال حاضر مهمترین گرانشی بسیار قوی سیاهچاله به شدت داغ و پر حرارات شده‌اند و بر اثر حرارت زیاد، چنین تابش هایی از خود گسیل می کنند.
حرکت گردابی و اصطکاک مواد در حال نزدیک شدن به سیاهچاله آنها را به پلاسمایی بسیار داغ تبدیل می کند و موجب تابش‌هایی چنین پر انرژی می شود. دمای پلاسمایی که به درون سیاهچاله فرو می رود به میلیون‌ها درجه سانتی گراد می رسد. سیاهچاله‌ها از آنجایی که حتی نور هم نمی تواند از افق رویداد آنها خارج شود، سیاه هستند؛ اما با کمک همین تابش‌های پر انرژی و داغ می توانیم متوجه شویم جایی وجود دارد که مقدار زیادی ماده را داغ کرده و به سمت خود می کشند و به این ترتیب محل سیاهچاله‌ها را شناسایی کنیم.
تابش‌های سیاهچاله‌ای باریکه‌ای نورانی از موادی پر شتاب هستند که توسط سیاهچاله‌ها به بیرون گسیل می شوند. این سیاهچاله‌ها موادی شامل گرد و غبار کیهانی و ابرهای گازی و مواد دیگری که به دام گرانش شدید آن می افتند را قبل از گذر از افق رویداد سیاهچاله، بصورت پرتوها و امواجی با سرعت چندین میلیون کیلومتری به بیرون پرتاب می کنند که اصطلاحا به آن جت پرتو ایکس سیاهچاله می گویند. منیع درخشان پرتو ایکس حاکی از حضور گازهایی است که دمای‌شان به چندین میلیون درجه می‌رسد، سیاهچاله ممکن است برخی از این مواد را ببلعد اما بقیۀ گازهای چرخان و مغناطیسی نزدیک سیاهچاله ممکن است به نوبت٬ به جت‌های رادیویی عظیم خروجی بپیوندند و با قدرت به بیرون پرتاب شوند. اگر این مواد از افق رویداد ِ سیاهچاله عبور کنند دیگر نمی تواند به بیرون سیاهچاله راهی پیدا کنند.
اما داستان تابش هاوکینگ چیست؟
هیچ چیز تا ابد دوام نمی آورد، حتی سیاهچاله‌ها؛ بر طبق گفته‌های استیون هاوکینگ سیاهچاله‌ها بعد از گذشت زمانی طولانی از عمرشان تبخیر می شوند، هاوکینگ بیان داشت که یک سیاهچاله می‌تواند کوچک شده و در نهایت کاملاً از بین برود. هنگامی که ذرات فرار می‌کنند سیاهچاله مقداری از جرم و در نتیجه انرژی خود را (طبق E=mc۲) از دست میدهد. توان ساطع شده به وسیلۀ یک سیاهچاله در قالب ِ تابش هاوکینگ را به آسانی می‌توان تخمین زد. اما دقیقا چه اتفاقی برای آنها رخ می دهد؟ نحوه کارکرد ِ تابش هاوکینگ چیست؟
این رهیافت نتیجه‌ای از اصل عدم قطعیت هایزنبرگ است که بیان می‌کند هرگز نمی‌توان مطمئن بود که یک فضای به ظاهر تهی، واقعا خالی باشد. در عوض ذرات مجازی همواره به صورت جفت ظاهر می‌شوند. این جفت ذرات از ماده و پادماده متناظر آن ساخته شده‌اند که لحظه‌ای بسیار کوتاه دوام می‌آورند و پس از آن، به سرعت همدیگر را خنثی کرده و ناپدید می‌شوند. قبل از هاوکینگ، دانشمندان معمولا این ذرات را نادیده می‌گرفتند.
با این حال اگر یک جفت از این فوتون‌ها در افق رویداد سیاهچاله تشکیل شوند، این فرصت پیش می‌آید که در همان زمان بسیار کوتاه، یکی از ذرات از سیاهچاله فرار کند و فقط یکی به درون سیاهچاله کشیده شود. به این ترتیب هر کدام از این ذرات در یک سمت سیاهچاله قرار می‌گیرند. یکی از آنها در خارج از سیاهچاله آزادانه حرکت می‌کند و دیگری برای ابد در سیاهچاله به دام می‌افتد. این پدیده مانع از آن می‌شود که دو ذره مجددا با یکدیگر ادغام و نابود شوند و بنابراین، به نظر می‌رسد که سیاهچاله در حال تابش و از دست دادن انرژی است.
blackholeپس، تابش هاوکینگ عمدتا شامل ذراتی نمی شود که در نزدیکی سیاهچاله به وجود می آیند، بلکه نتیجۀ برهم‌کنشی پیچیده در لحظۀ تولد سیاهچاله است که تا به امروز دوام می آورد. تا آنجا که ما میدانیم، سیاهچاله‌ها به طریقی از هم فرو می پاشند. محاسبات این اطمینان را به ما می دهند که سیاهچاله‌ها در هر صورت نابود می شوند. سیاهچاله‌ای با جرمی معادل جرم خورشید در حدود ۶۷^۱۰ سال عمر خواهد کرد که مدت زمان خوبی است. ما تاکنون شاهد هیچ تابش هاوکینگی نبودم زیرا هیچ مرگ سیاهچاله‌ای رخ نداده است. شاید در آینده دانشمندان در آزمایشگاه بتوانند تابش هاوکینگ را به اثبات برسانند، اما قطعا پس از این کشف مهم استیون هاکینگ زنده نیست تا جایزه نوبل خود را دریافت نماید.
نوع دیگری از درخشش در اطراف سیاهچاله‌ها توسط اختروش‌ها ایجاد می شود. اختروش‌ها سیاهچاله‌های ابرپرجرمی هستند که جرم آنها میلیاردها برابر جرم خورشید بوده و در قلب کهکشان‌های دوردست قرار دارند؛ این اجرام ِ درخشان مقادیر فوق‌العاده‌ای از نور را منتشر می‌کنند. مشاهدات کیهان‌شناسان نشان می دهد اختروش‌ها توسط دیسک‌های سریع گازی احاطه شده‌اند و زمانی که سیاهچاله‌ها مادۀ اطرافشان را به داخل می کشند، مقادیر عظیمی از انرژی را آزاد می کنند.