Laboratorijski stvoren analog crne rupe pružio je nove neizravne dokaze da ti tajanstveni kozmički objekti ispuštaju plinove nabijenih čestica, prenosi Science Alert pozivajući se na novo znanstveno istraživanje objavljeno u časopisu Nature. Fizičari tvrde da analog crne rupe koju su stvorili ima temperaturu, što je preduvjet istoimenog zračenja, što je predvidio Stephen Hawking.
Crne rupe ne emitiraju ništa. Ili zrači?
Prema općoj relativnosti (GR), ništa ne može pobjeći od crne rupe. Njihova gravitaciona sila je toliko velika da čak ni svjetlost, najbrža stvar u Svemiru, nije u stanju razviti dovoljnu brzinu da se izbaci iz njenog utjecaja. Prema tome, prema općoj relativnosti, crne rupe ne mogu emitirati bilo koju vrstu elektromagnetskog zračenja.
Ipak, Hawkingova teorija iz 1974. sugerirala je da ako se pitanju dodaju pravila kvantne mehanike, onda bi crne rupe doista mogle i nešto emitirati. To je teorijska vrsta elektromagnetskog zračenja nazvana po samom Hawkingu.
Ovo hipotetičko zračenje nalikuje zračenju crnog tijela koje nastaje temperaturom crne rupe koja je obrnuto proporcionalna njegovoj masi. Znanstvenici ga još nisu uspjeli izravno pronaći. Nedavno su snimljene prve prave slike crne rupe, tako da sve tek predstoji. Ipak, fizičari smatraju da bi to zračenje, ako postoji, bilo preslabo da bismo ga našli u našim modernim znanstvenim instrumentima.
Mjerenje temperature crne rupe također je izazovno. Crna rupa s masom Sunca imat će temperaturu od samo 60 nanokelvina. Kozmičko mikrovalno pozadinsko zračenje koje će apsorbirati biti će mnogo veće od Hawkingovog zračenja koje bi emitiralo. Štoviše, što je veća crna rupa, to će njena temperatura biti niža.
Da bi testirali Hawkingovu hipotezu, fizičari s Izraelskog tehničkog sveučilišta proveli su eksperiment s najbližim "analogom" crne rupe, koji je do danas uspješno stvoren u laboratorijskim uvjetima.
Promotivni video:
Je li Hawkingovo zračenje stvarno?
Izumio ga je izraelski fizičar Jeff Steinhower 2016. godine i predstavlja Bose-ov kondenzat hladnih atoma rubidija (ohlađen na gotovo apsolutnu nulu), u jednoj od regija u kojoj se atomi kreću nadzvučnom brzinom, a u drugoj se kreću vrlo sporo. Kako se kreće, kondenzat stvara takozvanu akustičnu crnu rupu, koja hvata zvuk (fononi) umjesto svjetla (fotoni). Kvanta zvuka koja ulazi u ovo područje prelazi svojevrsni "horizont akustičnih događaja", jer ga više ne mogu napustiti. Proučavajući karakteristike akustičkog analoga crne rupe, stručnjaci su došli do zaključka da su bliski teoretskim modelima koji impliciraju prisustvo Hawkingova zračenja.
Još tijekom eksperimenta 2016. godine Steinhower i njegovi kolege uspjeli su pokazati da se u području horizonta akustičnih događaja njihovog analoga crne rupe može stvoriti par zapletenih fonona, od kojih se jedan odvodi od atoma sporo tekućeg Boseovog kondenzata u svemir, stvarajući zapravo Hawkingov efekt zračenja. Istodobno, drugi fonon para može se apsorbirati analogom crne rupe zbog kondenzata velike brzine.
Treba napomenuti da je početkom ove godine druga skupina izraelskih fizičara iz instituta Weizmann, pod vodstvom Ulfa Leonhardta, stvorila vlastiti analog crne rupe, koji je koristio tehnologiju optičkih vlakana kao bazu za horizont događaja. Tada su znanstvenici sličan promatrani rezultat smatrali statističkom anomalijom. No, novi eksperiment Steinhauerove grupe dokazao je da to nije slučaj. Rezultat novog eksperimenta pokazao je još jednom da se jedan foton može baciti u hipotetički prostor, dok drugi može apsorbirati hipotetička crna rupa. Leonhardt je već komentirao uspjeh grupe Steinhower:
Dokazi da je Hawking bio u pravu rastu, ali ova nova metoda određivanja temperature analogne crne rupe mogla bi pomoći steći dublje razumijevanje termodinamike crne rupe.
Nikolaj Khizhnyak