Laboratórne vytvorený analóg čiernej diery priniesol nové nepriame dôkazy o tom, že tieto záhadné kozmické objekty emitujú plynné prúdy nabitých častíc. Fyzici tvrdia, že analóg čiernej diery, ktorú vytvorili, má teplotu, ktorá je nevyhnutným predpokladom pre žiarenie rovnakého mena, ktoré predpovedal Stephen Hawking.
Čierne diery nič nevydávajú. Alebo to vyžaruje?
Podľa všeobecnej relativity (GR) nič z čiernej diery nemôže uniknúť. Ich gravitačná sila je taká veľká, že ani svetlo, najrýchlejšia vec vo vesmíre, nie je schopné vyvinúť dostatočnú rýchlosť, aby vymanila svoj vplyv. Podľa všeobecnej relativity teda čierne diery nemôžu emitovať žiadne elektromagnetické žiarenie.
Hawkingova teória z roku 1974 však naznačovala, že ak by sa k otázke pridali pravidlá kvantovej mechaniky, čierne diery by skutočne mohli niečo emitovať. Je to teoretický typ elektromagnetického žiarenia pomenovaný po samotnom Hawkingovi.
Toto hypotetické žiarenie pripomína žiarenie čierneho tela generované teplotou čiernej diery, ktorá je nepriamo úmerná jej hmotnosti. Vedci to ešte nenašli priamo. Nedávno boli urobené prvé skutočné fotografie čiernej diery, takže všetko je stále pred nami. Fyzici sa však domnievajú, že toto žiarenie, ak existuje, by bolo príliš slabé na to, aby sa našlo s našimi modernými vedeckými nástrojmi.
Meranie teploty čiernej diery je tiež náročné. Čierna diera s hmotnosťou Slnka bude mať teplotu iba 60 nanokelvinov. Kozmické mikrovlnné žiarenie v pozadí, ktoré pohltí, bude oveľa vyššie ako Hawkingove žiarenie, ktoré by emitovalo. Navyše, čím väčšia je veľkosť čiernej diery, tým nižšia bude jej teplota.
Aby sa otestovala Hawkingova hypotéza, fyzici z Izraelskej technickej univerzity uskutočnili experiment s najbližším „analógom“čiernej diery, ktorý sa doteraz úspešne vytvára v laboratórnych podmienkach.
Propagačné video:
Je Hawkingove žiarenie skutočné?
Vynašiel izraelský fyzik Jeff Steinhower v roku 2016 a je to Boseov kondenzát studených atómov rubídia (ochladený na takmer absolútnu nulu), z ktorých jeden sa pohybuje nadzvukovou rýchlosťou a na druhom sa pohybuje veľmi pomaly. Pri pohybe kondenzát vytvára tzv. Akustickú čiernu dieru, ktorá namiesto svetla (fotóny) zachytáva zvuk (fonóny). Kvanta zvuku vstupujúca do tejto oblasti prechádza akýmsi „horizontom akustických udalostí“, pretože ju už nemôžu opustiť. Pri skúmaní charakteristík akustického analógu čiernej diery dospeli odborníci k záveru, že sú blízko teoretickým modelom naznačujúcim prítomnosť Hawkingovho žiarenia.
Dokonca aj počas experimentu v roku 2016 mohli Steinhower a jeho kolegovia preukázať, že v oblasti horizontu akustických udalostí môže vzniknúť ich analóg čiernej diery, z ktorého môže vzniknúť dvojica zapletených fonónov, z ktorých jeden je odrazený atómami pomaly prúdiaceho Boseho kondenzátu do vesmíru, čím sa v skutočnosti vytvára Hawkingov radiačný efekt. Súčasne je možné pomocou vysokorýchlostného kondenzátu absorbovať ďalší fonón páru pomocou analógu čiernej diery.
Je potrebné poznamenať, že začiatkom tohto roka vytvorila ďalšia skupina izraelských fyzikov z Weizmannovho inštitútu na čele s Ulfom Leonhardtom vlastný analóg čiernej diery, ktorá ako základňu pre horizont udalostí použila technológiu optických vlákien. Vedci potom považovali podobný pozorovaný výsledok za štatistickú anomáliu. Nový experiment skupiny Steinhauerov však ukázal, že to tak nie je. Výsledok nového experimentu opäť ukázal, že jeden fotón môže byť vrhnutý do hypotetického priestoru, zatiaľ čo ďalší môže byť absorbovaný hypotetickou čiernou dierou. Leonhardt už komentoval úspech skupiny Steinhower:
Dôkazy o tom, že Hawking mal pravdu, rastú, ale táto nová metóda na určovanie teploty analógovej čiernej diery by mohla pomôcť získať hlbšie pochopenie termodynamiky čiernej diery.
Nikolay Khizhnyak