ホーキング放射を語る。

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ホーキング放射とは

巨大な恒星は一生を終えてブラックホールになる。
では一度ブラックホールができると、そのブラックホールは永久にブラックホールのままなのだろうか？

ブラックホールにも終わりがあることが分かってきた。
ブラックホールは時間の経過とともに、まるで蒸発するように少しずつ小さく、軽くなっていき、最後は消えてなくなるのだ。
この現象はホーキング放射と呼ばれ、1974年にホーキングにより理論的に導き出された。

ホーキング放射の前に真空について解説が必要となる。
真空は何もない無の空間だと思われているが、現代の物理学では解釈が異なる。

真空中では、無から絶えずペアの粒子が自然に発生している。
しかし、この粒子は発生直後に再び出会い合体して消滅するので、世の中が自然に発生し続ける粒子によって満杯になってしまうことはない。
このような発生と消滅をゆらぎという。

大量の粒子のペアが、常に生成と消滅を繰り返しているので、ゆらぎは平均化されて何もないように見える。
このゆらぎは、どこででも発生する。ブラックホールのすぐ近くでも発生する。

事象の地平面の内側からでは、物質もエネルギーも脱出することができない。しかし、すぐ外側ではこのような制約はない。
ペアの粒子が発生し、一方が事象の地平面を通過してしまえば、この粒子はもう二度とこの世にあらわれることはできない。
ペアの他方の粒子は合体して消滅することもないまま、ブラックホールから離れていく。

遠くの観測者からは、ブラックホールからエネルギーをもった粒子が飛び出してきたように見えるだろう。
エネルギーは質量と同等なので、粒子が出ていくたびにブラックホールは質量を失いやせ細っていく。
この現象がホーキング放射だ。 この現象は事象の地平面のすぐ外側から電磁波が放射されているようにも見える。
この電磁波がブラックホールの質量を持ち去るのでブラックホールは徐々に小さくなっていくと解釈することも可能だ。

ブラックホールが大きいほど、ホーキング放射による消滅は遅くなる。
銀河の中心にあるような巨大質量ブラックホールは、なかなかサイズが小さくならず、完全に消滅するには宇宙の年齢よりも長い時間が必要だ。

反対に小型のブラックホールは激しい勢いでガンマ線を放射しながら、急速に小さくなっていく。

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