Strona głównaPytania → Czarna dziura a ciało doskonale...

Czarna dziura a ciało doskonale czarne

Pytanie

Pyta Ewelina

Ciało doskonale czarne (CDC) jest obiektem hipotetycznym, które w całości pochłania padające promieniowanie elektromagnetyczne. Można znaleźć informacje w różnych źródłach, że jego dobrym modelem jest „duża wnęka z niewielkim otworem, pokryta od wewnątrz czarną substancją np. sadzą”. Czy można powiedzieć, że najlepszym rzeczywistym jego przykładem jest czarna dziura? I czy w ogóle czarną dziurę można porównać jakkolwiek do CDC?

Odpowiedź

Odpowiada Mikołaj Misiak

Ciało doskonale czarne pochłania całe padające promieniowanie elektromagnetyczne, i rozgrzewa się z tego powodu do pewnej temperatury $T$. Będąc w temperaturze $T$ emituje ono promieniowanie o natężeniu proporcjonalnym do $T^4$. Nie jest to jednak promieniowanie odbite, lecz wyłącznie promieniowanie termiczne. Ciało doskonale czarne znajdujące się w równowadze termicznej z otoczeniem emituje dokładnie tyle samo energii (w postaci promieniowania termicznego) ile pochłania w postaci zaabsorbowanego promieniowania.

Czarna dziura pochłania całe padające na nią promieniowanie (na skutek czego jej horyzont rośnie), oraz emituje promieniowanie termiczne (tzw. promieniowanie Hawkinga) odpowiadające temperaturze tym niższej, im większe są rozmiary jej horyzontu. Z punktu widzenia zewnętrznego obserwatora zachowuje się więc jak ciało, które absorbując promieniowanie staje się przez to coraz zimniejsze. Nie jest to zgodne z zachowaniem CDC.