استخدم هوكينج النظرية الحديثة التي تصف الفراغ، أي نظرية المجال الكمي، ليدرس سلوكه بالقُرب من أفق الحدث المحيط بالثقوب السوداء وصحيح أن تحليله كان رياضيا، لكننا نستطيع تصويره بطريقة مبسطة جدًّا. الخلاصة أنَّ زوجا من الجسيمات «الافتراضية»، أي يتكون من جُسيم وجُسيم مضاد له (يكون معاكسا له في الشحنة ومطابقًا له في الكتلة)، ناشئًا بالقُرب من أفق الحدث المحيط بالثقب الأسود قد يؤول في النهاية إلى التفتُّت بانفصال كلا الجسيمين عن الآخر. وإذا سقط أحد عنصري هذا الزوج، سواء الجُسَيم أو الجسيم المضاد في أفق الحدث، فسيغوص في نقطة التفرد، ولن يُمكن أن يُسترد أبدًا. لكن شريكه قد يبقى موجودًا خارج الثقب الأسود. وبذلك يكون هذا الجسيم قد فقد شريكه الافتراضي، لكنه قد صار الآن جُسيمًا حقيقيًّا، وأصبح من الممكن له أن يهرب. وإذا استطاع الجُسيم أن يهرب بدلا من أن يعاود السقوط نحو الثقب الأسود، يُشكّل جزءًا مما يُسمَّى إشعاع هوكينج. ويرى أي راصدٍ بعيد أنَّ الثقب الأسود قد فقد بعضًا من كتلته بسبب انبعاث جسيم. وما أُدرك سلفًا بالفعل أنَّ الثقوب السوداء، بأخذ نظرية المجال الكمي في الحسبان، ليست سوداء تمامًا، بل تستطيع أن تبعث جسيمات في الواقع. تنطبق هذه الحجة كذلك على الفوتونات، لذا فإنَّ الثقب الأسود ينبعث منه ضوء ضعيف جدًّا (معروف أيضًا بالإشعاع الكهرومغناطيسي) إذا صحت حجة هوكينج.

عندما لا تكون درجة الحرارة صفرية، تبعث كل الأجسام إشعاعًا حراريا في صورة فوتونات. أنت نفسك تفعل ذلك، وهذا هو السبب الذي يجعلك تظهر على شاشة أي كاميرا تُصوّر بالأشعة تحت الحمراء حتى في الظلام (ولهذا تستخدم الشرطة والجيش مثل هذه الكاميرات). وكلما كانت حرارة الجسم أشد، كان تَردُّد الإشعاع أكبر. وهكذا فإننا نبعث إشعاعًا يقع في نطاق الأشعة تحت الحمراء، في حين أنَّ المسعار الأحمر الساخن يكون ساخنًا بما يكفي لإطلاق ضوء مرئي. ولأن الثقب الأسود يبعث إشعاع هوكينج، فإنَّ له درجة حرارة (تعرف باسم درجة حرارة هوكينج) كما رأينا سابقًا، مع أنها عادةً ما تكون منخفضةً إلى حد لا يُصدق. فالثقب الأسود الذي تساوي كتلته كتلة الشمس 100 مرة تكون درجة حرارة إشعاعه أقل من جزء من المليار من الدرجة فوق الصفر المطلق (الذي يقل عن درجة تجمد الماء بمقدار 273 درجة أصلًا)! هذا أحد أسباب عدم اكتشاف إشعاع هوكينج حتى الآن؛ أنه ضعيف إلى حدٍّ لا يُصدَّق. ولكن يُعتقد أنه موجود.

لكنَّ إشعاع هوكينج له تأثير مثير للاهتمام على تطور الثقوب السوداء؛ فهو مسؤول في النهاية عن الموت النهائي الذي يُصيب الثقب الأسود. فكَّر هنا مجددًا في الجسيمين الافتراضيين. يجب أن تكون طاقة الجسيم الحقيقي الذي يهرب من الثقب الأسود موجبة، ولكن نظرًا لأن زوج الجُسَيمَين الافتراضِيَّين ظهر تلقائيا من الفراغ، فلا بد أن يكون الجسيم الافتراضي الممتص داخل الثقب الأسود ذا طاقة سالبة لموازنة الطاقة الموجبة. ولأن الطاقة والكتلة مترابطتان، تتمثل مُحصلة التأثير النهائي لهذه العملية في أنَّ الثقب الأسود تُضاف إليه كتلة سالبة، وبالتبعية ستكون كتلته قد قلت بسبب انبعاث إشعاع هوكينج.

لذا كان هوكينج قد اكتشف آليةً يمكن أن يتبخّر بها الثقب الأسود. فالثقب الأسود سيبعث إشعاعات ويفقد كُتلته ببطءٍ مع مرور الوقت وتكون هذه العملية في البداية بطيئة إلى حد لا يُصدَّق. وقد اتضح أنَّ «الجاذبية السطحية» للثقب الأسود تكون أقل كلما كان الثقب أكبر. وهذا لأنَّ قوى الجذب الناتجة عن الجاذبية، وإن كانت الجاذبية السطحية تعتمد على الكتلة التي تكون أكبر لدى الثقوب السوداء الكبيرة، تتبع قانون التربيع العكسي، والثقوب السوداء الأكبر كتلة تكون أكبر حجمًا. وهكذا فالنتيجة النهائية أن الثقوب السوداء الكبيرة تتَّسم بجاذبية سطحية ضئيلة جدًّا وهذا يكافئ درجة حرارة منخفضة جدًّا. لذا فإنَّ ما يبعثه ثقب أسود كبير من إشعاع هوكينج يكون أقل مما يبعثه ثقب أسود صغير.

ولكن بينما يتبخّر الثقب الأسود ويفقد كتلته شيئًا فشيئًا، ترتفع كمية إشعاع هوكينج مع زيادة الجاذبية السطحية، وبالتبعية زيادة درجة الحرارة. بافتراض أن الثقب الأسود لا يتلقى أي طاقة أخرى، فإن هذا يجعل معدل فقدان الكتلة أسرع وأسرع حتى يتلاشى الثقب الأسود، في نهاية عمره من الوجود فجأة. أي إنَّ حياة الثقب الأسود لا تنتهي بانفجار بل إنه يتلاشى بهدوء ولا يُمكن أن يحدث هذا التبخر إلَّا لدى الثقوب السوداء التي تكون درجة حرارتها أعلى من درجة حرارة الوسط المحيط بها. وفي الحقبة الحالية من التاريخ الكوني، تبلغ درجة حرارة الكون، التي قيست استنادًا إلى شكل طيف إشعاع الخلفية الكونية الميكروي، 2.7 درجة فوق الصفر المطلق. وبذلك فالثقوب السوداء التي تبلغ كتلتها أكثر من 100 مليون كيلوجرام لن تتبخّر في الحقبة الحالية لأن درجات حرارتها أقل من درجة حرارة الوسط المحيط بها. غير أنَّ تلك الثقوب السوداء التي تساوي كتلتها جزءًا ضئيلا من كتلة الشمس ستستطيع التبخر عندما تُصبح درجة حرارة الكون أكثر انخفاضًا بعدما يشهد مزيدًا من التمدُّد. ووصولًا إلى المرحلة الحالية من الزمن الكوني، فإنَّ كل الثقوب السوداء التي كانت كتلتها أقل من 1% من هذه القيمة الضئيلة ستكون قد تبخّرت بحلول الوقت الحاضر.