Un analog creat de laborator al unei găuri negre a furnizat noi dovezi circumstanțiale potrivit cărora aceste obiecte cosmice misterioase emit fluxuri de gaze de particule încărcate, relatează Science Alert, citând un nou studiu științific publicat în revista Nature. Fizicienii susțin că analogul unei găuri negre pe care au creat-o are o temperatură, care este o condiție prealabilă pentru radiația cu același nume, prevăzută de Stephen Hawking.
Găurile negre nu emit nimic. Sau radiază?
Conform relativității generale (GR), nimic nu poate scăpa de o gaură neagră. Forța lor gravitațională este atât de mare încât chiar și lumina, lucrul cel mai rapid din Univers, nu este în măsură să dezvolte o viteză suficientă pentru a ieși din influența sa. Astfel, conform relativității generale, găurile negre nu pot emite niciun fel de radiații electromagnetice.
Cu toate acestea, teoria lui Hawking din 1974 a sugerat că, dacă s-ar adăuga regulile mecanicii cuantice la întrebare, atunci găurile negre ar putea într-adevăr să emită ceva. Este un tip teoretic de radiații electromagnetice numit după el însuși Hawking.
Această radiație ipotetică seamănă cu radiația corpului negru generată de temperatura unei găuri negre, care este invers proporțională cu masa sa. Oamenii de știință nu au reușit să o găsească direct. Primele poze reale cu gaura neagră au fost făcute recent, așa că totul este încă înainte. Cu toate acestea, fizicienii cred că această radiație, dacă ar exista, ar fi prea slabă pentru a fi găsită cu instrumentele noastre științifice moderne.
Măsurarea temperaturii unei găuri negre este, de asemenea, dificilă. O gaură neagră cu masa Soarelui va avea o temperatură de doar 60 de nanokelvină. Radiația cosmică de fond cu microunde pe care o va absorbi va fi mult mai mare decât radiația Hawking pe care ar emite-o. Mai mult, cu cât dimensiunea găurii negre este mai mare, cu atât temperatura va fi mai mică.
Pentru a testa ipoteza lui Hawking, fizicienii de la Universitatea Tehnică din Israel au realizat un experiment cu cel mai apropiat „analog” al unei găuri negre, care a fost creat cu succes în condiții de laborator până în prezent.
Video promotional:
Este reală radiația Hawking?
A fost inventat de fizicianul israelian Jeff Steinhower în 2016 și este un condensat Bose din atomi de rubidiu rece (răcit la zero aproape absolut), într-unul dintre care atomii se mișcă cu viteză supersonică, iar în celălalt se mișcă foarte lent. Pe măsură ce se mișcă, condensul creează o așa-numită gaură neagră acustică, care captează sunetul (fononi) în loc de lumină (fotoni). Quanta sunetului care intră în această zonă traversează un fel de „orizont de eveniment acustic”, întrucât nu mai pot părăsi. Studiind caracteristicile analogului acustic al unei găuri negre, experții au ajuns la concluzia că erau apropiați de modelele teoretice care implică prezența radiațiilor Hawking.
Chiar și în timpul experimentului din 2016, Steinhower și colegii săi au reușit să demonstreze că în regiunea orizontului evenimentului acustic al analogului lor cu o gaură neagră, poate apărea o pereche de fononi încurcați, dintre care unul este respins de acesta prin atomi de condens Bose curgând încet în spațiu, creând efectiv efectul de radiație Hawking. În același timp, un alt fonon al unei perechi poate fi absorbit de un analog al unei găuri negre din cauza unui condensat de mare viteză.
Trebuie menționat că la începutul acestui an, un alt grup de fizicieni israelieni de la Institutul Weizmann, condus de Ulf Leonhardt, au creat propriul analog al unei găuri negre, care a folosit tehnologia fibrei optice ca bază pentru orizontul evenimentului. Apoi, oamenii de știință au considerat un rezultat similar observat ca fiind o anomalie statistică. Cu toate acestea, un nou experiment realizat de grupul lui Steinhauer a dovedit că nu este cazul. Rezultatul noului experiment a arătat încă o dată că un foton poate fi aruncat în spațiul ipotetic, în timp ce altul poate fi absorbit de o gaură neagră ipotetică. Leonhardt a comentat deja succesul grupului Steinhower:
Dovada că Hawking avea dreptate crește, dar această nouă metodă pentru determinarea temperaturii unei găuri negre analogice ar putea ajuta la o înțelegere mai profundă a termodinamicii unei găuri negre.
Nikolay Khizhnyak
