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Hawkingstraling

Hawking-Strahlung oder Bekenstein-Hawking-Strahlung ist Strahlung Das hier schwarzes Loch als Ergebnis Quanteneffekte Sendungen. Diese Strahlung ist benannt nach Stephen Hawking die die theoretische Grundlage lieferten. Jacob Bekenstein ist der Physiker, der vorhergesagt hat, dass Schwarze Löcher eine Temperatur über dem Absoluter Nullpunkt lügt und dass sie Entropie haben.

In 1975 veröffentlichte die Briten Physiker Berechnungen von Stephen Hawking, die dies bewiesen.[1] Bis dahin dachte man, die enorme Schwerkraft eines Schwarzen Lochs mache dies unmöglich. Es stellte sich heraus, dass ein Schwarzes Loch nicht ganz schwarz war. Die nach dem Entdecker benannte Strahlung ist die erste Entdeckung auf dem Gebiet der Quantengravitation. Theoretische Probleme bleiben jedoch bestehen.

Temperatur und Schwarzstrahlung

Hawking zeigte, dass Schwarze Löcher durch Quanteneffekte schwarze Strahlung emittieren können. Schwarze Strahlung ist die charakteristische Wärmestrahlung, die ein ideales Objekt, ein sogenanntes schwarzer Körper, Sendungen zu einem bestimmten Zeitpunkt Temperatur. Nach Hawkings Berechnung entspricht die Strahlung eines Schwarzen Lochs der eines gewöhnlichen Schwarzen Strahlers. Ist die Masse eines Schwarzen Lochs bekannt, folgt sofort seine charakteristische Temperatur: Sie ist umgekehrt proportional zu seiner Masse. Auch die emittierte Energie folgt dieser Proportionalität. Da der Energieverlust durch die Formel von gleich dem Massenverlust ist Einstein E = mc2 das Loch wird heller. Dadurch steigt die Temperatur und das Schwarze Loch verdampft immer schneller. Doch die Falkenstrahlung eines Schwarzen Lochs von Stern- oder Galaxiegröße vernachlässigbar klein. Auch im ganzen Alter der Universum Aus einem solchen Loch kann auf diese Weise nur sehr wenig Energie entweichen. Andererseits könnte ein kleines Schwarzes Loch theoretisch als Energiequelle dienen.

Beispiele

Ein Schwarzes Loch mit etwa dem Masse der Sonne (2,0 × 1030 kg) und einem Radius von 3 Kilometern hat eine sehr niedrige assoziierte Temperatur von 60 Nano Kelvin (60 nK). Das allein würde es schaffen kosmischer Mikrowellenhintergrund von 2,7 K absorbieren viel mehr Energie als sie abgibt. Abgesehen von dieser Absorption, sofern sie nicht mehr „gefüttert“ wird, beträgt sie 2 × 1076 Jahre bis zur vollständigen Verdunstung und ein schwarzes Loch, das sich nicht „nährt“, mit einem Radius von 0,07 mm und einer Masse von 4,5 × 1022 kg (60% der Masse des Mond), strahlt wie ein schwarzer Körper mit einer Temperatur von 2,7 K. Es wird also genauso viel Energie absorbiert wie abgegeben. Noch kleinere, also leichtere Schwarze Löcher, die definitiv nicht mehr „gespeist“ werden, senden mehr Strahlung aus als sie empfangen und verdampfen daher immer mehr. Zum Beispiel ein Schwarzes Loch von 1011 kg, mit entsprechender Temperatur von 1,2 × 1012 K, das bei der Urknall entstanden, ist nach 2,7 × 109 seit Jahren vollständig verdampft und existiert nicht mehr.

Erklärung

Hawking-Strahlung wird im Allgemeinen erklärt durch virtuelle Partikel. Quantenvakuumfluktuationen erzeugen Paare virtueller Teilchen (Partikel mit ihnen Antiteilchen) in der Nähe des Ereignishorizont des Schwarzen Lochs. Es kann sein, dass eines der beiden Teilchen in das Loch fällt, und genug Energie um das Paar real (nicht virtuell) zu machen. Wenn dann das andere Teilchen auf dem Schwere vom Schwarzen Loch aus sieht es von außen so aus, als ob das Teilchen vom Schwarzen Loch emittiert worden wäre. Dieses Teilchen nimmt dann einen Teil der Energie des Teilchenpaares mit.

Experimentelle Beobachtung

Im Allgemeinen ist die Schwerkraft zu gering, um diesen Effekt zu beobachten. Aber im Jahr 2010 behaupteten Forscher, in ihrem Labor einen "Weißen Loch-Ereignishorizont" realisiert zu haben, der diese Strahlung emittiert.[2] Einige Forscher sagen voraus, dass an schwarzen Schalllöchern Hawking-Strahlung beobachtet werden kann, in denen die Phononen ein ähnliches Verhalten wie Photonen würde bei einem schwarzen Loch zeigen.[3]

Siehe auch

Externe Links