En laboratorieskild analog av ett svart hål har gett nya omständigheter som visar att dessa mystiska kosmiska föremål avger gasströmmar av laddade partiklar, rapporterar Science Alert och citerar en ny vetenskaplig studie publicerad i tidskriften Nature. Fysiker hävdar att analogen till ett svart hål de skapade har en temperatur, vilket är en förutsättning för strålning med samma namn, förutsagt av Stephen Hawking.
Svarta hål avger ingenting. Eller strålar det ut?
Enligt generell relativitet (GR) kan ingenting komma undan ett svart hål. Deras gravitationskraft är så stor att till och med ljus, det snabbaste i universum, inte kan utveckla tillräcklig hastighet för att bryta ut från dess inflytande. Således kan svarta hål enligt generell relativitet inte släppa ut någon form av elektromagnetisk strålning.
Icke desto mindre antydde Hawkings teori från 1974 att om kvantmekanikens regler lades till frågan, så kan svarta hål verkligen släppa ut något. Det är en teoretisk typ av elektromagnetisk strålning uppkallad efter Hawking själv.
Denna hypotetiska strålning liknar svartkroppsstrålning genererad av temperaturen i ett svart hål, som är omvänt proportionell mot dess massa. Forskare har ännu inte lyckats hitta det direkt. De första riktiga bilderna av det svarta hålet togs nyligen, så allt är fortfarande framåt. Ändå tror fysiker att denna strålning, om den finns, skulle vara för svag för att hitta våra moderna vetenskapliga instrument.
Att mäta temperaturen på ett svart hål är också utmanande. Ett svart hål med solens massa har en temperatur på endast 60 nanokelvin. Den kosmiska mikrovågsbakgrundsstrålningen den kommer att absorbera kommer att vara mycket högre än den Hawking-strålning den skulle avge. Dessutom, ju större storleken på det svarta hålet, desto lägre blir temperaturen.
För att testa Hawkings hypotes genomförde fysiker från Israel Technical University ett experiment med den närmaste "analogen" av ett svart hål, som framgångsrikt har skapats i laboratoriet.
Kampanjvideo:
Är Hawking-strålning verklig?
Det uppfanns av den israeliska fysikern Jeff Steinhower 2016 och är ett Bose-kondensat av kalla rubidiumatomer (kyld till nästan absolut noll), i vilken en atomer rör sig i supersonisk hastighet, och i den andra rör de sig mycket långsamt. När det rör sig skapar kondensatet ett så kallat akustiskt svart hål, som fångar ljud (fononer) istället för ljus (fotoner). Kvantatet av ljud som kommer in i detta område korsar en slags "akustisk händelseshorisont", eftersom de inte längre kan lämna det. När de studerade egenskaperna hos den akustiska analogen av ett svart hål kom experterna till slutsatsen att de var nära teoretiska modeller som antyder förekomsten av Hawking-strålning.
Till och med under experimentet 2016 kunde Steinhower och hans kollegor visa att i området för den akustiska händelseshorisonten för deras analog av ett svart hål, kan ett par intrasslade fononer uppstå, varav en avvisas från den av atomer i en långsamt flödande Bose-kondensat i rymden, vilket i själva verket skapar Hawking-strålningseffekten. Samtidigt kan en annan fonon av ett par absorberas av en analog av ett svart hål på grund av ett höghastighetskondensat.
Det bör noteras att tidigare i år skapade en annan grupp israeliska fysiker från Weizmann-institutet, under ledning av Ulf Leonhardt, en egen analog av ett svart hål, som använde fiberoptisk teknik som bas för evenemangshorisonten. Då ansåg forskarna att ett liknande observerat resultat var en statistisk avvikelse. Ett nytt experiment från Steinhauer's grupp visade dock att detta inte är fallet. Resultatet av det nya experimentet visade återigen att en foton kan kastas in i det hypotetiska rymden, medan ett annat kan absorberas av ett hypotetiskt svart hål. Leonhardt har redan kommenterat framgången för Steinhower-gruppen:
Beviset för att Hawking hade rätt växer, men denna nya metod för att bestämma temperaturen på ett analogt svart hål kan hjälpa till att få en djupare förståelse av termodynamiken i ett svart hål.
Nikolay Khizhnyak
