霍金輻射是現代物理學中最深刻的概念之一，它預測黑洞會在大時間尺度上緩慢蒸發。然而，這種輻射極其微弱，使其被直接檢測成為看似不可能的壯舉。最近的一項研究提出了一種革命性的方法：利用黑洞合并的災難性事件，來觀察從碰撞過程中噴射出的“黑洞碎片” 所發出的霍金輻射。

我們對黑洞的理解源于愛因斯坦的廣義相對論。根據這個理論，黑洞的巨大引力會創造一個無與倫比的邊界——事件視界，在那里即使是光也無法逃脫。

然而，在1975年，史蒂芬·霍金提出了一個開創性的想法。量子力學，支配原子和亞原子水平粒子行為的理論，規定黑洞周圍的真空并非真正空無一物。相反，它會因虛粒子對的產生和湮滅而波動。偶爾，其中一個粒子會掉入黑洞，而另一個粒子會逃逸作為霍金輻射。

隨著時間的推移，這種輻射可以導致黑洞逐漸失去質量，這一現象被稱為黑洞蒸發。霍金輻射的大小與黑洞質量成反比，黑洞越小，其霍金輻射也越強，蒸發得也就越快。像星系中心的黑洞這樣超大質量的黑洞，蒸發得極其緩慢，發出的輻射遠低于我們能夠探測的水平。

這就是黑洞合并的用武之地，當兩個黑洞碰撞時，會發生一場激烈的舞蹈，最終形成一個更大的單一黑洞。然而，一些最初的質量可能以極小的黑洞的形式被拋出，即前面提到的“碎片”。這些碎片，由于體積微小，會蒸發得更快，可能會釋放出可探測的霍金輻射。

該研究提出，這些碎片的特征可能存在于高能伽馬射線領域，特別是在太電子伏特(TeV)范圍內。這個能量范圍遠遠超出了傳統望遠鏡的能力，但落入了地面大氣切倫科夫望遠鏡的范圍，例如HESS、LHAASO 和 HAWC。這些望遠鏡可以檢測到高能粒子與地球大氣相互作用時發出的微弱藍光——切倫科夫輻射。

該研究認為，盡管這些碎片各自都很弱，但來自碎片的集體霍金輻射仍足以被這些靈敏的大氣切倫科夫望遠鏡拾取。通過分析檢測到的伽馬射線的譜和強度，科學家們可能能夠推斷碎片的性質，從而首次瞥見霍金輻射的作用。

然而，仍有重大挑戰需要克服。目前對黑洞合并和碎片形成的理解仍在不斷發展。此外，區分霍金輻射信號和背景噪聲以及其他天體物理現象將是一項艱巨的任務。盡管如此，潛在的回報是巨大的。

成功測量霍金輻射將是一項巨大的成就，驗證了理論物理學的基石。它將為我們提供對黑洞、量子引力和時空結構本質的寶貴見解。此外，它還可能打開通往高能宇宙的新窗口，揭示與黑洞合并相關的奇異現象。