Епичният сблъсък между две неутронни звезди през 2017 г. наистина е научен подарък, който продължава да информира учените.
Когато звездите се слеят, гравитационните вълни се разпространяват из Вселената; Сега ехото от това събитие може да подкрепи дългогодишната хипотеза за черната дупка.
Астрономите, изучаващи данните за гравитационните вълни, вярват, че са открили доказателства за ехото – нещо, което би могло да се случи само в присъствието на “квантовия пух”, създаден от радиацията на Хокинг.
„Според общата теория на относителността на Айнщайн нищо не може да избяга от гравитацията на черна дупка, когато тя премине точката на невъзвращаемост, известна като хоризонт на събитията“, каза астрономът и физик Найеш Афшорди от Университета на Ватерло в Канада.
“Това беше разбирането на учените дълго време, докато Стивън Хокинг използваше квантовата механика, за да предскаже, че квантовите частици бавно ще изтичат от черните дупки, които сега наричаме радиация на Хокинг.”
Най-известното свойство на черните дупки е тяхната изключителна гравитационна сила. То е толкова интензивно, че като цяло относителността, когато нещо пресича точка, наречена хоризонт на събитията, е невъзможно да се избяга обратно. Дори най-бързото нещо във Вселената – електромагнитното излъчване – не може да избяга.
Но квантовата механика може да обясни детайлите на Вселената по начини, по които общата теория на относителността не може; според идеята на Хокинг от 1974 г., черна дупка излъчва нещо, когато добавите квантова механика. Това е теоретичен тип електромагнитно излъчване, наречено съответно излъчване на Хокинг.
Това теоретично излъчване е подобно на спектъра на светлината, излъчвана от нагрети обекти, подчиняващи се на правилата на излъчването на черното тяло, само че в този случай свръхтежката маса на черната дупка предизвиква излъчване на свръхниско енергийни вълни.
Съществуването на тази радиация би означавало, че черните дупки бавно се изпаряват, разрешавайки информационния парадокс на черната дупка; но точно като гравитационните вълни, радиацията все още е твърде слаба, за да бъде засечена.
Моделите на черните дупки определено показват, че радиацията на Хокинг е реална. Но гравитационните вълни могат да променят това. Защото, ако радиацията на Хокинг е реална, трябва да има квантови „пухчета“ около хоризонта на събитията на черната дупка; и този пух трябва да предизвика гравитационни вълни.
“Учените не успяха да определят експериментално дали някаква материя избяга от черните дупки до последното откриване на гравитационни вълни”, каза Афшорди.
„Ако квантовият пух, отговорен за радиацията на Хокинг, съществува около черните дупки, гравитационните вълни могат да отскачат от него, създавайки по-малки гравитационни вълнови сигнали след основното събитие на гравитационния сблъсък, подобно на повтарящото се ехо.“
Това са Афшорди и неговият колега, космологът Джахед Абеди от Института за гравитационна физика. Макс Планк в Германия, те успяха да открият от гравитационните данни. Техните резултати са в съответствие със симулираното ехо, предсказано от модели на размити черни дупки, излъчващи радиация на Хокинг.
Всъщност е напълно възможно нашите инструменти все още да не са достатъчно чувствителни за откриване на радиация на Хокинг. И Afshordi признава, че сигналът, който екипът е открил, всъщност може да бъде просто шум в данните.
За да разберете това, трябва да търсите подобни сигнали в други набори от данни на гравитационните вълни.
„Сега, когато учените знаят какво търсим, можем да търсим повече примери и да получим много по-надеждно потвърждение на тези сигнали“, каза Афшорди.
“Подобно потвърждение би било първото пряко изследване на квантовата структура на пространството-времето.”
Изследването е публикувано в Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.
Източници: Снимка: physics.ucsb.edu/ Mondolithic Studios чрез Scientific American
