Nowe badania potwierdzają, że czarne dziury mogą wyparować

Kategorie: 

Źródło: NASA/JPL-Caltech

Według teorii Stephena Hawkinga, czarne dziury nie są idealnie „czarne” i w rzeczywistości emitują cząstki, tzw. promieniowanie Hawkinga. Emisja ta może doprowadzić do utraty energii, a nawet wyparowania czarnej dziury. Fizycy po raz pierwszy wykazali, że promieniowanie Hawkinga jednak istnieje – dokonano tego w laboratorium, gdyż nie posiadamy jeszcze odpowiednich instrumentów naukowych do wykrywania tych cząstek w kosmosie.

 

Czarne dziury to obiekty astronomiczne o ogromnej sile grawitacji, które pożerają dosłownie wszystko – nawet fotony pędzące z prędkością światła nie są w stanie uciec. Zgodnie z założeniami mechaniki kwantowej, próżnia jest wypełniona parami wirtualnych cząstek materii i antymaterii, które zwykle po pojawieniu się natychmiast się unicestwiają. Lecz w pobliżu czarnej dziury, ekstremalne siły grawitacji odciągają cząstki od siebie – jedna z nich jest wciągana do czarnej dziury, a druga jest wystrzeliwana w przestrzeń kosmiczną.

 

Wchłonięta cząstka posiada ujemną energię i zmniejsza energię i masę czarnej dziury, która, jeśli wciągnie wystarczająco dużą ilość tych cząstek, może ostatecznie wyparować. Natomiast uciekająca cząstka jest właśnie tym promieniowaniem Hawkinga – jest ono na tyle słabe, że nie potrafimy go obserwować w kosmosie, ale pomiaru możemy dokonać w laboratorium.

Źródło: Sophia Dagnello, NRAO/AUI/NSF

Fizyk Jeff Steinhauer i jego zespół z Instytutu Technologii Technion w Hajfie przeprowadził eksperyment, używając kondensatu Bosego-Einsteina, czyli bardzo zimnego gazu, do modelowania horyzontu zdarzeń czarnej dziury. W płynącym strumieniu gazu umieszczono klif, tworząc „wodospad”. Gdy gaz przepływał nad tym „wodospadem”, obracał dostateczną energię potencjalną w energię kinetyczną, aby płynąć szybciej od prędkości dźwięku.

 

Badacze zastąpili cząstki materii i antymaterii parami fononów – kwantowymi falami dźwiękowymi. Jeden z fononów płynął pod prąd i zdołał uciec od „wodospadu”, podczas gdy drugi nie potrafił się uwolnić i został uwięziony przez „czarną dziurę” naddźwiękowego gazu. Model ten odnosi się do zachowania fotonów, które próbują uciec od czarnej dziury, ale mimo tego ulegają potężnej sile grawitacji.

 

Eksperyment potwierdził przewidywania Hawkinga, według których promieniowanie emitowane przez cząstki zawiera całe spektrum długości i energii fal, a promieniowanie to można opisać pojedynczą temperaturą, zależną wyłącznie od masy czarnej dziury. Trzeba jednak zaznaczyć, że naukowcy tak naprawdę zdobyli dopiero pierwszy dowód na istnienie promieniowania Hawkinga, więc przed nimi jeszcze sporo pracy.

 

Ocena: 

5
Średnio: 5 (1 vote)
Opublikował: admin3
Portret użytkownika admin3

Założyciel i redaktor naczelny portalu zmianynaziemi.pl



Komentarze

Skomentuj