Chtěl bych alespoň částečně poznat černé díry (mohou být klíčem ke konci i vzniku vesmíru - zvlášť, pokud se předpokládá, že vesmír vznikl ze singularity, a černá díra právě takvou zřejmě je - ne teda, že bych věděl, co to slovo znamená), takže jsem si našel (trochu moc odborný) český článek o nich.


Podle klasické fyziky, když černá díra nic nevyzařuje, tak její teplota by měla být absolutní nula (alespoň na horizontu událostí) - tj. by se tam měl zastavit čas. Ale není, pokud existuje kvantové vypařování.

Zatím jsem si prohnal hlavou jen část článku o černých děrách (4.7. Kvantové vyzařování a termodynamika černých děr), ještě mi zbývá 8 kapitol, takže prosím o velkou trpělivost, než to dočtu (asi nemůžu dohnat za pár týdnů fyziku vysoké školy, takže mě klidně prosím upravujte do patřičných mezí ).

"Zvětšováním hmotnosti černé díry její teplota klesá. Jestliže černá díra absorbuje určité množství tepelného záření, vzroste její hmotnost, čímž její teplota TH = h/4M poklesne. Černá díra má tedy zápornou tepelnou kapacitu (dM/dTH = -4M2/h) - dodáním energie černé díře se její teplota sníží."

Bomba, právě jsem ztratil

"Řečeno termodynamicky: dodáváním tepla (~energie, tedy zahříváním) se černá díra neohřívá, ale chladne! Čím více energie (tepla) černá díra pohltí, tím se stává chladnější a čím více energie vyzáří, tím více se ohřívá."

"Jestliže naopak následkem statistické fluktuace černá díra na chvíli vyzáří o něco více energie než jí pohltila, její teplota (díky záporné tepelné kapacitě) stoupne, tím bude ještě intenzívněji vyzařovat a méně pohlcovat; tento proces porušení rovnováhy se bude lavinovitě zvyšovat. Nakonec se černá díra zcela vyzáří a vymizí."

Zajímavé, takže černé díry lze použít jako malé "velké třesky"?

"S postupným vypařováním (zmenšováním rg) se intenzita záření a energie emitovaných částic neustále zvětšuje (menší černá díra září více) a budou se vyzařovat nejen fotony, ale i elektrony (+pozitrony) a později i těžké částice (protony, neutrony, ...). Kvantová evaporace má nakonec lavinovitý charakter jakési kvantové exploze černé díry. Černá díra tedy končí svoji existenci mohutným výbuchem, při němž se během poslední asi 0,1 sekundy uvolní energie řádově 10^23 J."

"V principu je tedy možné, aby černá díra emitovala hmotný útvar jakékoliv struktury. Hawking uvádí [125], že by černá díra mohla kvantově vyzářit třebas televizor nebo dokonce i člověka, avšak všechny podobné komplikované a "exotické" způsoby záření mají jen zcela nepatrnou pravděpodobnost. Daleko největší pravděpodobnost má emise částic s tepelným spektrem."

"Kvantové záření černých děr sestává především z fotonů (elektromagnetických vln jejichž vlnová délka bude srovnatelná s velikostí horizontu)"

Budu si ještě muset pročíst článek o tom, co je přesně světlo (mlhavě si pamatuji, že světlo je částice i vlnění, ale pokud by bylo vlnění - což by vysvětlovalo jak může změnit barvu průletem atmosféry nebo v rozpínajícím se vesmíru - proč by s sebou táhlo foton, navíc očividně stejným směrem: nezdá se totiž, že by foton vlnění vyzařoval všesměrově - světlo je navíc ještě polarizováno). Foton je svou vlastní antičásticí? Takže světlo vzniká tak, že se dva fotony srazí (popř. jeden dohoní ten druhý), anihilují a vytvoří vlnění? To asi ne.

"Černá díra (která vznikla převážně z baryonů) po většinu času emituje téměř výhradně fotony a jiné částice s nulovou klidovou hmotností a vyzáří takto naprostou většinu své hmotnosti. Elektrony, pozitrony a jiné leptony bude černá dira vyzařovat až se dostatečně zmenší (a tím "oteplí"), a teprve až v samém závěru blízko ke svému konci začne emitovat i baryony. Hmotnost černé díry je však v této době již velmi malá, takže principiálně by mohla vyzářit jen zcela nepatrné procento baryonů ve srovnání s množstvím baryonů z nichž při kolapsu vznikla. A i potom bude černá díra emitovat v průměru stejný počet baryonů a antibaryonů."

To by mohlo vysvětlit, proč je ve vesmíru tak málo normální hmoty. To, že většina hmoty se vyzáří jako energie není problém - i teorie Velkého třesku předpokládá, že normální hmota (včetně subatomárních částic) vznikla až z energie, kdy se vesmír dost ochladil.

"V §4.5 jsme si ukázali, že teorém "černá díra nemá vlasy" omezuje naši schopnost rekonstruovat minulost, protože černá díra v sobě nenávratně "pohřbí" všechny informace o struktuře hmoty, z níž vznikla."

Takže žádný tunel, prostě mixér. To by toereticky zavrhovalo teorii o "bílých dírách"