1974-ben Stephen Hawking egy olyan felismeréssel állt elő, amely alapjaiban változtatta meg a fekete lyukakról alkotott képet. Addig ezekről az objektumokról úgy gondolták, hogy minden anyagot és energiát végleg magukba zárnak. Hawking azonban kimutatta, hogy a kvantummechanika miatt a fekete lyukak rendkívül lassan energiát bocsáthatnak ki. Ez lett a később róla elnevezett Hawking-sugárzás, amely szerint egy fekete lyuk elképzelhetetlenül hosszú idő alatt akár teljesen el is párologhat.
A Hawking-elméletnek azonban volt egy feltétele: a fekete lyuknak nyugalomban kellett lennie. A matematikai leírás olyan ideális állapotot feltételezett, amelyben a fekete lyuk sem nem növekszik, sem nem olvad össze egy másikkal, és nem is párolog számottevően.
A valódi Univerzum viszont nem hajlandó nyugalomban lenni.
A fekete lyukak folyamatosan változnak. Gázt nyelnek el, csillagokat tépnek szét, más fekete lyukakkal egyesülnek, miközben gravitációs hullámokat keltenek. A régi egyenletek ezekre a helyzetekre csak korlátozottan voltak alkalmazhatóak. Most a Penn State Egyetem kutatói egy olyan matematikai keretrendszert dolgoztak ki, amely a változó fekete lyukakra is kiterjeszti a termodinamika törvényeit. Ahelyett, hogy kizárólag az eseményhorizont egy ideális állapotát vizsgálnák, úgynevezett dinamikus horizontokat vezetnek be. Ezek képesek leírni a fekete lyuk fejlődését szinte bármilyen helyzetben: kialakulás közben, összeolvadáskor vagy éppen a nagyon lassú párolgás során.
A kutatók egy hétköznapi hasonlatot is használnak. Egy fazék forrásban lévő víz sem tekinthető egyensúlyi rendszernek, mégis pontosan le tudjuk írni a benne zajló energiaáramlást és entrópiaváltozást. Az új modell szerint a fekete lyukak is hasonlóan kezelhetők: nem kell őket egy elképzelt nyugalmi állapotba rögzíteni ahhoz, hogy alkalmazni lehessen rájuk a termodinamika törvényeit.
Ez nem cáfolja Hawking sugárzását, és nem írja át azt, amit eddig tudtunk. Inkább kibővíti az elméletet. Hawking eredménye továbbra is a kvantumfizika egyik legfontosabb előrejelzése marad, az új munka pedig lehetővé teszi, hogy ugyanezeket az alapelveket olyan fekete lyukakra is alkalmazzuk, amelyek éppen aktív fejlődésen mennek keresztül.
A fejlesztés különösen hasznos lehet a gravitációs hullámokat kibocsátó fekete lyukak összeolvadásának modellezésében, valamint azokban a kutatásokban, amelyek a kvantummechanika és Einstein általános relativitáselméletének közös leírását keresik. Bár a Hawking-sugárzást csillagászati fekete lyukaknál közvetlenül továbbra sem sikerült megfigyelni, az új matematikai eszköz segíthet közelebb kerülni annak megértéséhez, hogyan viselkednek ezek a különleges objektumok a valódi, folyamatosan változó Univerzumban.
