Karadelik Radyasyonu

1974 de Hawking, 'karadelik ışıması'nı öngördü. Buna, 'Hawking radyasyonu' da denir. Karadelik, dışarıya ışık kaçırmıyordu, ancak radyasyon yayıyordu. Penros'un düşünce deneyi ise, karadeliğin, kendi ekseni etrafında dönme enerjisinin bir bölümünü, dışarıya aktaracağını öngörüyordu.

Karadelik, düzenli bir hızla parçacık yayar. Karadelik, yüzey kütlesel çekimiyle orantılı ve kütleyle ters orantılı bir sıcaklıkta, bir sıcak nesne gibi, parçacık üretip, yayar. Bu, sonlu bir sıcaklıkta, ısıl denge, demektir. Nasıl oluyor da, olay ufkunun içinden, hiçbir şey, dışarıya kaçamayacağı halde, karadelik, parçacık yayınlar gözüküyor? Yahut radyasyon, karadeliğin kütlesel çekim alanından, nasıl kaçıp kurtuluyor? Bunun cevabı, belirsizlik ilkesinin, parçacıkların, küçük bir uzaklık için, ışıktan daha hızlı ilerlemesine, izin vermesidir. Bu durum, parçacıkların ve radyasyonun, olay ufkundan çıkmalarına ve karadelikten kaçıp kurtulmalarına imkân verir. Ancak karadelikten kaçan şey, içine düşen şeyden farklı olacaktır. Yalnızca enerji aynı olacaktır.

Kuantum mekaniği, sürekli olarak, çiftler halinde maddeleşen, ayrılan ve tekrar bir araya gelen ve biri birini yok eden 'sanal' parçacık veya anti-parçacıklardan söz eder. Sanal parçacıklar, 'gerçek' parçacıklar gibi, bir parçacık detektörüyle algılanamazlar. Ancak, dolaylı etkileri ölçülebilir. Proton, nötron, elektron, kuark vs. bütün bu gerçek parçacıkların, anti-parçacıkları(sanal-melekut) mevcuttur. Fotonun, anti-parçacığı ise kendisidir. Gerçek parçacıklar artı enerjiye, sanal parçacıklar eksi enerjiye sahiptir.

Bir çift parçacıktan birisi, karadeliğe düşerken, diğerini olay ufkunun sınırında, yalnız bırakabilir. Yalnız kalan parçacık veya anti-parçacık, diğerinin arkasından, karadeliğe de düşebilir yahut kaçıp kurtuladabilirde. Dışardan bakan bir gözlemci, onu, karadeliğin çıkardığı 'radyasyon' olarak görür.

Karadeliğe, anti-parçacığın düştüğünü varsayarsak, bu sanal parçacık, zaman içinde geriye gidecektir. Bu karadelikten çıkan ve zaman içinde geriye giden, bir parçacık olarak düşünülebilir. Parçacık, anti-parçacık birleşmesiyle, maddeleşme aşamasına gelince, kütlesel çekim alanı, ona çarpar ve zamanda ileriye doğru yol alır.

Karadelik küçüldükçe, sanal parçacığın, gerçek parçacık olmadan önce, alacağı yol kısalacaktır. Ve böylece, karadeliğin, parçacık yayınlama hızı artacak ve görünen ısı ortaya çıkacaktır. Karadeliğin yaydığı parçacıklar, karadeliğin kütlesi azaldıkça, hızla artan bir sıcaklığı gösteren, ısıl spektruma sahip olacaktır. Sonuçta, karadeliğe düşen iki eş parçacıktan, biri içerde kalırken, diğeri dışarı kaçacak ve karadelik buharlaşması yaşanacak ve karadeliğin kütlesi, azalacaktır.

Örneğin, elektron, kütlesel çekim nedeniyle, karadeliğin içine çekilecek, pozitron(anti-elektron) kaçacaktır. Bu süreçte, karadeliğin sahip olduğu elektriksel yükün küçük bir bölümü, yok olacak ve dönme momentinin çok az bir bölümü de, dışarı taşınacaktır. Böylece karadelik, enerji kaybedecektir.

Kısaca ifade edecek olursak, bir karadelik parçacık ve radyasyon yayarken, kütlesi ve büyüklüğü, düzenli olarak azalacaktır. Bu, daha fazla parçacığın, dışarıya tünel açmalarını kolaylaştıracaktır. Böylece hızlı bir radyasyon yahut karadelik buharlaşması yaşanacaktır. Ancak, büyük bir karadelikler için buharlaşma süresi, oldukça uzun olacaktır. Güneş kütlesi kadar kütlesi olan bir karadelik, yaklaşık 1066 yıl yaşayacaktır. En sonunda, karadeliğin, kütlesel çekim alanı, o derece azalmış olacaktır ki, karadelik, artık kendini, bir arada tutamayacaktır. Ancak, bir karadeliğin, buharlaşmasının en son aşaması, o derece hızla ilerler ki, muazzam bir patlamayla son bulur.