نظرية إشعاع هوكينغ: إعادة تشكيل أصولنا الكونية

نظرية إشعاع هوكينغ تُظهر أن الثقوب السوداء، التي ظنّ الناس أنها تُحبس فيها المادة والطاقة إلى الأبد، لا تبقى سوداء تماماً، بل تُطلق إشعاعاً خافتاً يتسبب في تبخرها مع الزمن. أثار هذا الاكتشاف تساؤلات حول دور الإشعاع في تشكيل الكون.

اقترح هوكينغ عام 1974 أن الثقوب السوداء تُصدر إشعاعاً كمومياً نتيجة تفاعلها مع أزواج الجسيمات ومضاداتها في الفضاء المحيط. يؤدي ذلك إلى فقدانها الطاقة والكتلة تدريجياً حتى تتلاشى. رغم أن الإشعاع نظري فقط بسبب ضعفه الشديد، فإن تأثيره في الثقوب السوداء الصغيرة يُحتمل أن يكون ملموساً.

تشير دراسات حديثة إلى احتمال وجود "الثقوب السوداء البدائية" ذات الكتل الصغيرة منذ بدايات الكون. يُعتقد أن تلك الثقوب تبخرت عبر إشعاع هوكينغ وأثرت في نشوء البنى الكونية مثل المجرات والعناقيد. ربما كانت مصدراً لإشعاعات غاما عالية الطاقة أو ساهمت في تكوّن المادة على حساب المادة المضادة.

اعتمدت الدراسة المنشورة في مجلة علم الكونيات وفيزياء الجسيمات الفلكية على تحليل تأثير تلك الثقوب في المراحل المبكرة للكون. رغم عدم وجود دليل مباشر على وجودها، تقدم الدراسة قيوداً على خصائصها المحتملة، وتقترح أن بعضها ما زال موجوداً ويُحتمل أن يشكل جزءاً من المادة المظلمة.

يختلف مصير الثقوب البدائية حسب كتلها؛ فالصغيرة منها تكون قد تبخرت بالكامل، مطلقة جسيمات يُحتمل أن تُفسّر بعض الظواهر الكونية، بينما الأكبر حجماً لا تزال باقية حتى الآن. يُحتمل أن يكون لإشعاعها تأثيرات في إعادة تأين الهيدروجين أو في الخلفية الكونية الميكروية رغم عدم رصد أدلة قاطعة لذلك حتى الآن.

في الأفق البعيد، وبينما تنقرض النجوم والمجرات، ستتبخر الثقوب السوداء بسبب إشعاع هوكينغ، ويؤول الكون إلى فراغ تسوده الفوتونات والجسيمات دون الذرية، في سيناريو يُعرف بـ"الموت الحراري". يتميز إشعاع هوكينغ بالربط العميق بين فيزياء الكم والنسبية العامة، ويحدد مصير الثقوب السوداء والكون في المدى البعيد.