Epická kolize mezi dvěma neutronovými hvězdami v roce 2017 je skutečně vědeckým darem a nadále informuje vědce.
Když se hvězdy spojily, gravitační vlny se rozšířily po celém vesmíru; Ozvěny této události nyní mohou podpořit dlouhodobou hypotézu černých děr.
Astronomové, kteří studují data gravitačních vln, se domnívají, že našli důkazy o ozvěnách – něco, co by se mohlo stát pouze v přítomnosti „kvantového chmýří“ vytvořeného Hawkingovým zářením.
„Podle Einsteinovy obecné teorie relativity nemůže nic uniknout z gravitace černé díry, když projde bodem bez návratu známým jako horizont událostí,“ řekl astronom a fyzik Nyaesh Afshordi z University of Waterloo v Kanadě.
„Vědci to chápali po dlouhou dobu, dokud Stephen Hawking pomocí kvantové mechaniky nepředpověděl, že kvantové částice budou pomalu vytékat z černých děr, které nyní říkáme Hawkingovo záření.“
Nejznámější vlastností černých děr je jejich extrémní gravitační síla. Je to tak intenzivní, že obecně relativita, když něco překročí bod zvaný horizont událostí, je nemožné uniknout zpět. Ani nejrychlejší věc ve vesmíru – elektromagnetické záření – nemůže uniknout.
Ale kvantová mechanika může vysvětlit podrobnosti vesmíru způsoby, které obecná relativita nemůže; podle Hawkingova nápadu z roku 1974 černá díra něco emituje, když přidáte kvantovou mechaniku. Jedná se o teoretický typ elektromagnetického záření, který se nazývá Hawkingovo záření.
Toto teoretické záření je podobné spektru světla vyzařovaného vyhřívanými objekty, které se řídí pravidly záření černého tělesa, pouze v tomto případě super těžká hmota černé díry způsobí, že budou emitovány vlny s velmi nízkou energií.
Existence tohoto záření by znamenala, že černé díry se pomalu vypařují a vyřeší paradox informací o černé díře; ale stejně jako gravitační vlny je záření stále příliš slabé na to, aby ho bylo možné detekovat.
Modely černé díry rozhodně ukazují, že Hawkingovo záření je skutečné. Gravitační vlny to však mohou změnit. Protože pokud je Hawkingovo záření skutečné, musí kolem horizontu událostí černé díry existovat kvantové „chmýří“; a tato chmýří by měla způsobovat gravitační vlny.
„Vědci nebyli schopni experimentálně určit, zda nějaká hmota uniká z černých děr, až do poslední detekce gravitačních vln,“ řekl Afshordi.
„Pokud kvantová chmýř odpovědná za Hawkingovo záření existuje kolem černých děr, mohou se od ní odrazit gravitační vlny, které po hlavní gravitační kolizní události vytvářejí menší signály gravitačních vln, podobné opakujícím se ozvěnám.“
To je to, co Afshordi a jeho kolega, kosmolog Jahed Abedi z Ústavu gravitační fyziky. Max Planck v Německu byli schopni detekovat z gravitačních dat. Jejich výsledky jsou v souladu se simulovanou ozvěnou předpovězenou modely fuzzy černých děr emitujících Hawkingovo záření.
Ve skutečnosti je zcela možné, že naše přístroje stále nejsou dostatečně citlivé na to, aby detekovaly Hawkingovo záření. A Afshordi připouští, že signál, který tým našel, mohl být ve skutečnosti jen šum v datech.
Chcete-li to zjistit, musíte hledat podobné signály v jiných souborech dat gravitačních vln.
„Nyní, když vědci vědí, co hledáme, můžeme hledat další příklady a získat mnohem spolehlivější potvrzení těchto signálů,“ řekl Afshordi.
„Takové potvrzení by bylo první přímou studií kvantové struktury časoprostoru.“
Studie byla publikována v časopise Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.
Zdroje: Foto: physics.ucsb.edu/ Mondolithic Studios prostřednictvím Scientific American
