En laboratorieskabt analog af et sort hul har leveret nye omstændigheder, der viser, at disse mystiske kosmiske genstande udsender gasstrømme af ladede partikler, rapporterer Science Alert og citerer en ny videnskabelig undersøgelse offentliggjort i tidsskriftet Nature. Fysikere hævder, at analogen af et sort hul, de skabte, har en temperatur, som er en nødvendig forudsætning for stråling med samme navn, forudsagt af Stephen Hawking.
Sorte huller udsender intet. Eller stråler det ud?
I henhold til den generelle relativitet (GR) kan intet undslippe et sort hul. Deres tyngdekraft er så stor, at selv lys, den hurtigste ting i universet, ikke er i stand til at udvikle tilstrækkelig hastighed til at bryde ud af dens indflydelse. Ifølge den generelle relativitet kan sorte huller således ikke udsende nogen form for elektromagnetisk stråling.
Ikke desto mindre antydede Hawkings 1974-teori, at hvis kvantemekanikens regler blev tilføjet til spørgsmålet, så kunne sorte huller faktisk udsende noget. Det er en teoretisk type elektromagnetisk stråling opkaldt efter Hawking selv.
Denne hypotetiske stråling ligner sort legemsstråling genereret af temperaturen i et sort hul, der er omvendt proportional med dens masse. Forskere har endnu ikke været i stand til at finde det direkte. De første rigtige billeder af det sorte hul blev for nylig taget, så alt er stadig foran. Ikke desto mindre mener fysikere, at denne stråling, hvis den findes, ville være for svag til at findes med vores moderne videnskabelige instrumenter.
Det er også en udfordring at måle temperaturen på et sort hul. Et sort hul med solens masse har en temperatur på kun 60 nanokelvin. Den kosmiske mikrobølgebaggrundsstråling, den vil absorbere, vil være meget højere end den Hawking-stråling, den ville udsende. Desuden, jo større størrelsen på det sorte hul er, jo lavere vil temperaturen være.
For at teste Hawkings hypotese gennemførte fysikere fra Israel Technical University et eksperiment med den nærmeste "analoge" af et sort hul, som er blevet oprettet med succes i laboratorieforhold indtil videre.
Salgsfremmende video:
Er Hawking-stråling reel?
Det blev opfundet af den israelske fysiker Jeff Steinhower i 2016 og er et Bose-kondensat af kolde rubidiumatomer (afkølet til næsten absolut nul), hvor det ene i atomerne bevæger sig i supersonisk hastighed, og i det andet bevæger de sig meget langsomt. Når det bevæger sig, skaber kondensatet et såkaldt akustisk sort hul, der fanger lyd (fononer) i stedet for lys (fotoner). Kvantatet af lyd, der kommer ind i dette område, krydser en slags "akustisk begivenhedshorisont", da de ikke længere kan forlade det. Undersøgelsen af egenskaberne ved den akustiske analog til et sort hul kom eksperter til, at de var tæt på teoretiske modeller, der antyder tilstedeværelsen af Hawking-stråling.
Selv under eksperimentet i 2016 kunne Steinhauer og hans kolleger demonstrere, at i området for den akustiske begivenhedshorisont for deres analog til et sort hul, kan der opstå et par sammenfiltrede fononer, hvoraf den ene fratrækkes af det med atomer i en langsomt strømning af Bose kondenseret i rummet, hvilket faktisk skaber Hawking-strålingseffekten. På samme tid kan en anden fonon af et par absorberes af en analog af et sort hul på grund af et højhastigheds kondensat.
Det skal bemærkes, at tidligere en år, skabte en anden gruppe af israelske fysikere fra Weizmann Institute, ledet af Ulf Leonhardt, deres egen analog af et sort hul, der brugte fiberoptisk teknologi som base for begivenhedshorisonten. Derefter betragtede forskerne et lignende observeret resultat som en statistisk afvigelse. Et nyt eksperiment fra Steinhauer-gruppen beviste dog, at dette ikke er tilfældet. Resultatet af det nye eksperiment viste endnu en gang, at en foton kan kastes i det hypotetiske rum, mens et andet kan optages af et hypotetisk sort hul. Leonhardt har allerede kommenteret Steinhower-gruppens succes:
Beviset for, at Hawking havde ret, vokser, men denne nye metode til bestemmelse af temperaturen på et analogt sort hul kan hjælpe med at få en dybere forståelse af termodynamikken i et sort hul.
Nikolay Khizhnyak
