Ученые нашли способ обнаружить излучение «Хокинга» из черных дыр
Эпическое столкновение между двумя нейтронными звездами в 2017 году действительно является научным даром, продолжая давать ученым информацию.
Когда звезды слились, гравитационные волны распространились по всей Вселенной; Теперь отголоски этого события могут подтвердить давнюю гипотезу о черных дырах.
Астрономы, изучающие данные гравитационных волн, считают, что они нашли свидетельство эхо-сигналов — то, что могло бы произойти только в присутствии «квантового пуха», создаваемого излучением Хокинга.
«Согласно общей теории относительности Эйнштейна, ничто не может вырваться из гравитации черной дыры, когда пройдет точку невозврата, известную как горизонт событий», — сказал астроном и физик Нияеш Афшорди из Университета Ватерлоо в Канаде.
«Таким было понимание ученых в течение долгого времени, пока Стивен Хокинг не использовал квантовую механику для предсказания того, что квантовые частицы будут медленно вытекать из черных дыр, что мы теперь называем излучением Хокинга».
Самым известным свойством черных дыр является их чрезвычайная гравитационная сила. Она настолько интенсивна, что в общей теории относительности, когда что-то пересекает точку, называемую горизонтом событий, обратно вырваться невозможно. Даже самая быстрая вещь во Вселенной — электромагнитное излучение — не может сбежать.
Но квантовая механика может объяснить детали Вселенной так, как не может общая теория относительности; согласно идее Хокинга, выдвинутой в 1974 году, черная дыра что-то излучает, когда вы добавляете квантовую механику. Это теоретический тип электромагнитного излучения, называемый, соответственно, излучением Хокинга.
Это теоретическое излучение похоже на спектр света, излучаемого нагретыми объектами, подчиняющимися правилам излучения черного тела, только в этом случае сверхтяжелая масса черной дыры вызывает излучение сверхнизких энергетических волн.
Существование этого излучения означало бы, что черные дыры медленно испаряются, разрешая информационный парадокс черной дыры; но так же, как и гравитационные волны, до сих пор излучение остается слишком слабым, чтобы его можно было обнаружить.
Модели черных дыр, определенно показывают, что излучение Хокинга реально. Но гравитационные волны могут изменить это. Потому что, если излучение Хокинга реально, должен быть квантовый «пух» вокруг горизонта событий черной дыры; и этот пух должен вызывать гравитационные волны.
«Ученые не смогли экспериментально определить, ускользает ли какое-либо вещество от черных дыр до самого недавнего обнаружения гравитационных волн», — сказал Афшорди.
«Если квантовый пух, ответственный за излучение Хокинга, существует вокруг черных дыр, гравитационные волны могут отскакивать от него, что будет создавать меньшие сигналы гравитационных волн после основного события гравитационного столкновения, подобно повторяющимся эхо-сигналам».
Это то, что, по мнению Афшорди и его коллеги, космолога Джахеда Абеди из Института гравитационной физики им. Макса Планка в Германии, они смогли обнаружить по гравитационным данным. Их результаты, соответствуют моделируемому эхо, предсказанному моделями нечетких черных дыр, испускающих излучение Хокинга.
На самом деле вполне возможно, что наши инструменты все еще недостаточно чувствительны для обнаружения излучения Хокинга. И Афшорди признает, что сигнал, обнаруженный командой, на самом деле может быть просто шумом в данных.
Чтобы выяснить это, нужно искать похожие сигналы в других наборах данных гравитационных волн.
«Теперь, когда ученые знают, что мы ищем, мы можем искать больше примеров и получить гораздо более надежное подтверждение этих сигналов», — сказал Афшорди.
«Такое подтверждение было бы первым прямым исследованием квантовой структуры пространства-времени».
Исследование было опубликовано в Журнале космологии и физики астрочастиц.
Источники: Фото: physics.ucsb.edu/ Mondolithic Studios via Scientific American
