Student World

Jak by mohly černé díry zářit? Nejsou snad definovány právě jako místa, jejichž gravitace je tak silná, že ji nedokáže překonat ani světlo? A přesto tomu tak je. Objev záření černých děr je pokládán za jeden z nejvýznamnějších přínosů Stephena Hawkinga současné fyzice…
Odpověď se skrývá v pojmech "virtuální pár částic", eventuálně "skrytá energie vakua". V rozporu s původní představou není totiž vakuum jen prázdných prostorem. Kvantové fluktuace umožňují, aby byl na krátkou dobu porušen zákon zachování energie. Vakuum je díky tomu spíše oceánem plným potencialit než mrtvým prázdnem, doslova "vře". Z "vypůjčené" energie obvykle vznikne dvojice částice/antičástice (například elektron a pozitron), která se označuje také jako virtuální pár. Obě nově vzniklé částice spolu po kratičkém životě anihilují a energie uvolněná při výbuchu představuje "dluh", který si vakuum vypůjčilo při vzniku páru a nyní ho poctivě splácí.
Zatím zdánlivě nic zajímavého, nula od nuly pojde, že? Nyní se však dostáváme k něčemu zajímavějšímu. Představte si, že pár virtuálních částic vznikne těsně u horizontu událostí černé díry a jedna z nich bude "vcucnuta" gravitací dovnitř. Aby byl zachován zákon zachování hybnosti, musí se druhá rozletět opačným směrem. Pár částic se nikdy nesetká, nedojde tedy k anihilaci a my můžeme hmotu vylétající z černé díry zaregistrovat jako velmi slabé záření.
Pokud vznikne pár částic díky pod horizontem událostí, i tak se může stát, že jedna z částic odletí. V takovém případě si dokonce můžeme představit, že se příslušná částice pohybuje rychleji než světlo (a jen díky tomu může uniknout z nitra černé díry).
Fakt, že černé díry září, má obrovské důsledky. Pokud totiž těleso vyzařuje, znamená to, že mu je možné přiřadit určitou teplotu. A má-li teplotu, má také entropii. Entropie je mírou neuspořádanosti určité soustavy, respektive opakem informace. Podle druhého termodynamického zákona pak entropie soustav v čase roste. Platnost tohoto pravidla v oblasti černých děr pak samozřejmě zásadně závisí na otázce, zda můžeme černé díře přisoudit nenulovou entropii.
Stávající stupeň pohledu je takový, že entropie je v jakémsi vztahu k velikosti horizontu černé díry. Ale o tom až někdy příště…

autor Pavel Houser