Black holes are among the most destructive objects in the universe. Anything that gets too close to the central singularity of a black hole, be it an asteroid, planet, or star, risks being torn apart by its extreme gravitational field. And if the approaching object happens to cross the black hole’s event horizon, it’ll disappear and never re-emerge, adding to the black hole’s mass and expanding its radius in the process. There is nothing we could throw at a black hole that would do the least bit of damage to it. Even another black hole won’t destroy it– the two will simply merge into a larger black hole, releasing a bit of energy as gravitational waves in the process. By some accounts, it’s possible that the universe may eventually consist entirely of black holes in a very distant future. And yet, there may be a way to destroy, or “evaporate,” these objects after all. If the theory is true, all we need to do is to wait.
Găurile negre sunt unele dintre cele mai distructive obiecte din Univers. Orice se apropie prea mult de singularitatea unei găuri negre, fie asteroid, planetă sau stea, riscă să fie distrus de câmpul său gravitațional extrem. Iar dacă acel obiect se întâmplă să treacă de orizontul găurii negre, va dispărea și nu va mai reapărea, adăugându-se la masa găurii negre și mărindu-i raza în acest proces. Nu am putea arunca nimic într-o gaura neagră care să o distrugă câtuși de puțin. Nici măcar o altă gaură neagră nu ar distruge-o. Amândouă se vor contopi într-o gaură neagră și mai mare, eliberând energie sub formă de unde gravitaționale. Conform unor ipoteze, e posibil ca Universul să ajungă să fie format complet din găuri negre într-un viitor foarte îndepărtat. Ar putea însă exista un mod de a distruge sau „evapora” aceste obiecte. Dacă teoria este corectă,
In 1974, Stephen Hawking theorized a process that could lead a black hole to gradually lose mass. Hawking radiation, as it came to be known, is based on a well-established phenomenon called quantum fluctuations of the vacuum. According to quantum mechanics, a given point in spacetime fluctuates between multiple possible energy states. These fluctuations are driven by the continuous creation and destruction of virtual particle pairs, which consist of a particle and its oppositely charged antiparticle.
tot ce trebuie să facem este să așteptăm. În 1974, Stephen Hawking a teoretizat un proces care ar putea duce la pierderea de masă a unei găuri negre. Radiația Hawking, cum a devenit cunoscută, se bazează pe un fenomen bine determinat, numit fluctuația cuantică a vidului. Potrivit mecanicii cuantice, un punct în spațiu-timp fluctuează între mai multe stări posibile de energie. Aceste fluctuații sunt date de creația și distrugerea continuă a perechilor de particule virtuale,
Normally, the two collide and annihilate each other shortly after appearing, preserving the total energy. But what happens when they appear just at the edge of a black hole’s event horizon? If they’re positioned just right, one of the particles could escape the black hole’s pull while its counterpart falls in. It would then annihilate another oppositely charged particle within the event horizon of the black hole, reducing the black hole’s mass. Meanwhile, to an outside observer, it would look like the black hole had emitted the escaped particle.
care consistă într-o particulă și antiparticula sa încărcată opus. De obicei, ele se ciocnesc și se anihilează reciproc imediat ce apar, conservând energia totală. Dar ce se întâmplă când apar exact la orizontul unei găuri negre? Dacă sunt poziționate corespunzător, una dintre particule ar putea evada din gravitația găurii negre, în timp ce perechea sa este trasă înăuntru. Atunci ar anihila o altă particulă încărcată opus, din orizontul găurii negre, reducând masa găurii negre. Între timp, pentru un observator extern,
Thus, unless a black hole continues to absorb additional matter and energy, it’ll evaporate particle by particle, at an excruciatingly slow rate. How slow? A branch of physics, called black hole thermodynamics, gives us an answer.
ar părea că gaura neagră emite particula evadată. Astfel, doar dacă gaura neagră continuă să absoarbă materie și energie în plus, se va evapora particulă cu particulă, într-un ritm extrem de lent. Cât de lent?
When everyday objects or celestial bodies release energy to their environment, we perceive that as heat, and can use their energy emission to measure their temperature. Black hole thermodynamics suggests that we can similarly define the “temperature” of a black hole. It theorizes that the more massive the black hole, the lower its temperature. The universe’s largest black holes would give off temperatures of the order of 10 to the -17th power Kelvin, very close to absolute zero. Meanwhile, one with the mass of the asteroid Vesta would have a temperature close to 200 degrees Celsius, thus releasing a lot of energy in the form of Hawking Radiation to the cold outside environment. The smaller the black hole, the hotter it seems to be burning– and the sooner it’ll burn out completely.
O ramură a fizicii, numită termodinamica găurilor negre, ne răspunde. Când obiecte cotidiene sau corpuri cerești emană energie în mediul său, noi percepem asta drept căldură și putem folosi emisia lor de energie pentru a le măsura temperatura. Termodinamica găurilor negre sugerează că putem defini similar „temperatura” unei găuri negre. Așadar, cu cât gaura neagră este mai masivă, cu atât scade temperatura. Cele mai mari găuri negre din Univers ar da temperaturi de ordinul 10 la puterea -17 Kelvin, foarte aproape de zero absolut. Între timp, o gaură neagră cu masa asteroidului Vesta, ar avea o temperatura aproape de 200 grade Celsius, eliberând astfel multă energie sub forma Radiației Hawking în mediul rece extern. Cu cât gaura neagră este mai mică, cu atât mai fierbinte pare să ardă,
Just how soon? Well, don’t hold your breath. First of all, most black holes accrete, or absorb matter and energy, more quickly than they emit Hawking radiation. But even if a black hole with the mass of our Sun stopped accreting, it would take 10 to the 67th power years– many many magnitudes longer than the current age of the Universe— to fully evaporate. When a black hole reaches about 230 metric tons, it’ll have only one more second to live. In that final second, its event horizon becomes increasingly tiny, until finally releasing all of its energy back into the universe. And while Hawking radiation has never been directly observed, some scientists believe that certain gamma ray flashes detected in the sky are actually traces of the last moments of small, primordial black holes formed at the dawn of time.
și cu atât mai repede se va stinge complet. Dar cât de curând? Nu stați cu sufletul la gură. În primul rând, majoritatea găurilor negre cresc și absorb materie și energie mai rapid decât emit radiație Hawking. Chiar dacă o gaură neagră cu masa Soarelui nostru nu ar mai crește, ar fi nevoie de 10 la puterea 67 de ani, de multe ori mai mare decât vârsta actuală a Universului, pentru a se evapora complet. Când o gaură neagră ajunge la 230 de tone metrice, mai are doar o secundă să trăiască. În acea ultimă secundă, orizontul său devine din ce în ce mai mic, până când emană toată energia în Univers. Și cât timp radiația Hawking nu a fost niciodată observată direct, unii cercetători cred că anumite raze gamma detectate în cer sunt de fapt urme ale ultimelor momente
Eventually, in an almost inconceivably distant future, the universe may be left as a cold and dark place. But if Stephen Hawking was right, before that happens, the normally terrifying and otherwise impervious black holes will end their existence in a final blaze of glory.
ale micilor și primordialelor găuri negre formate la începutul timpului. Până la urmă, într-un viitor îndepărtat imposibil de imaginat, Universul ar putea rămâne un loc rece și întunecat. Dar dacă Stephen Hawking avea dreptate, înainte de asta, obișnuitele terifiante și de altfel nedeslușitele găuri negre își vor sfârși existența printr-o ultimă explozie glorioasă.