En laboratorieopprettet analog av et svart hull har gitt nye omstendighetsbevis for at disse mystiske kosmiske gjenstandene avgir gasstrømmer av ladede partikler, melder Science Alert og siterer en ny vitenskapelig studie publisert i tidsskriftet Nature. Fysikere hevder at analogen til et svart hull de skapte har en temperatur, som er en forutsetning for strålingen med samme navn, spådd av Stephen Hawking.
Svarte hull avgir ingenting. Eller stråler det?
I følge generell relativitet (GR) kan ingenting slippe unna et svart hull. Deres tyngdekraft er så stor at selv lys, den raskeste tingen i universet, ikke er i stand til å utvikle tilstrekkelig hastighet til å bryte ut av innflytelsen. I følge generell relativitet kan således ikke sorte hull avgi noen form for elektromagnetisk stråling.
Likevel antydet Hawkings teori fra 1974 at hvis kvantemekanikkens regler ble lagt til spørsmålet, så kunne sorte hull faktisk avgi noe. Det er en teoretisk type elektromagnetisk stråling oppkalt etter Hawking selv.
Denne hypotetiske strålingen ligner svart kroppsstråling generert av temperaturen i et svart hull, som er omvendt proporsjonal med massen. Forskere har ennå ikke klart å finne det direkte. De første virkelige bildene av det sorte hullet ble nylig tatt, så alt ligger fremover. Likevel mener fysikere at denne strålingen, hvis den eksisterer, ville være for svak til å bli funnet med våre moderne vitenskapelige instrumenter.
Å måle temperaturen på et svart hull er også utfordrende. Et svart hull med solens masse vil ha en temperatur på bare 60 nanokelvin. Den kosmiske mikrobølgebakgrunnen strålingen den vil absorbere vil være mye høyere enn Hawking-strålingen den ville avgi. Dessuten, jo større størrelsen på det sorte hullet er, jo lavere blir temperaturen.
For å teste Hawkings hypotese, gjennomførte fysikere fra Israel Technical University et eksperiment med den nærmeste "analogen" av et svart hull, som med hell er blitt opprettet i laboratorieforhold til dags dato.
Salgsfremmende video:
Er Hawking-stråling ekte?
Det ble oppfunnet av den israelske fysikeren Jeff Steinhower i 2016 og er et Bose-kondensat av kalde rubidiumatomer (avkjølt til nesten absolutt null), i det ene atomene beveger seg i supersonisk hastighet, og i det andre beveger de seg veldig sakte. Når det beveger seg, skaper kondensatet et såkalt akustisk svart hull, som fanger lyd (fononer) i stedet for lys (fotoner). Kvanten av lyd som kommer inn i dette området krysser en slags "akustisk hendelseshorisont", siden de ikke lenger kan forlate det. Eksperter som studerte egenskapene til den akustiske analogen til et svart hull, kom til den konklusjon at de var i nærheten av teoretiske modeller som antyder tilstedeværelsen av Hawking-stråling.
Selv under eksperimentet i 2016, klarte Steinhower og kollegene å demonstrere at i regionen for den akustiske hendelseshorisonten til deres analog av et svart hull, kan et par sammenfiltrede fononer oppstå, hvorav den ene blir frastøtt fra den av atomer i et sakte flytende Bose-kondensat ut i rommet, og faktisk skaper Hawking-strålingseffekten. Samtidig kan en annen fonon av paret tas opp av en analog av et svart hull på grunn av høyhastighets kondensat.
Det skal bemerkes at tidligere i år opprettet en annen gruppe israelske fysikere fra Weizmann Institute, ledet av Ulf Leonhardt, sin egen analog av et svart hull, som brukte fiberoptisk teknologi som base for hendelseshorisonten. Da vurderte forskerne et lignende observert resultat som en statistisk avvik. Et nytt eksperiment fra Steinhauer-gruppen beviste imidlertid at dette ikke er tilfelle. Resultatet av det nye eksperimentet viste nok en gang at ett foton kan kastes i hypotetisk rom, mens et annet kan tas opp av et hypotetisk svart hull. Leonhardt har allerede kommentert suksessen til Steinhower-gruppen:
Beviset for at Hawking hadde rett vokser, men denne nye metoden for å bestemme temperaturen til et analogt svart hull kan bidra til å få en dypere forståelse av termodynamikken i et svart hull.
Nikolay Khizhnyak
