Két neutroncsillag közötti epikus ütközés 2017-ben valóban tudományos ajándék, amely továbbra is tájékoztatja a tudósokat.
Amikor a csillagok összeolvadtak, a gravitációs hullámok elterjedtek az univerzumban; Ennek az eseménynek a visszhangjai alátámaszthatják a régóta fennálló fekete lyuk hipotézist.
A gravitációs hullám adatait vizsgáló csillagászok úgy vélik, hogy találtak visszhangokat – ami csak a Hawking-sugárzás által létrehozott „kvantum fuzz” jelenlétében történhet meg.
“Einstein általános relativitáselmélete szerint semmi sem menekülhet ki a fekete lyuk gravitációjából, amikor áthalad az eseményhorizont néven ismert visszatérési ponton” – mondta Nyaesh Afshordi csillagász és fizikus, a kanadai Waterloo Egyetem munkatársa.
“Sokáig ez volt a tudósok megértése, mígnem Stephen Hawking kvantummechanikával azt jósolta, hogy a kvantumrészecskék lassan kiáramlanak a fekete lyukakból, amelyeket ma Hawking-sugárzásnak hívunk.”
A fekete lyukak leghíresebb tulajdonsága a rendkívüli gravitációs erő. Olyan intenzív, hogy általában a relativitáselmélet, amikor valami átlép egy eseményhorizontnak nevezett pontot, lehetetlen visszaszökni. Az univerzum leggyorsabb dolga – az elektromágneses sugárzás – sem tud elmenekülni.
De a kvantummechanika úgy tudja megmagyarázni az univerzum részleteit, ahogy az általános relativitáselmélet nem képes; Hawking 1974-es elképzelése szerint egy fekete lyuk bocsát ki valamit, amikor kvantummechanikát ad hozzá. Ez az elektromágneses sugárzás elméleti típusa, az úgynevezett Hawking-sugárzás.
Ez az elméleti sugárzás hasonlít a fekete test sugárzási szabályainak engedelmeskedő, fűtött tárgyak által kibocsátott fény spektrumához, csak ebben az esetben a fekete lyuk szupernehéz tömege okozza az ultra alacsony energiahullámok kibocsátását.
Ennek a sugárzásnak a megléte azt jelentené, hogy a fekete lyukak lassan elpárolognak, feloldva a fekete lyuk információs paradoxonját; de a gravitációs hullámokhoz hasonlóan a sugárzás még mindig túl gyenge a detektáláshoz.
A fekete lyukú modellek egyértelműen azt mutatják, hogy a Hawking-sugárzás valós. De a gravitációs hullámok megváltoztathatják ezt. Mert ha a Hawking-sugárzás valós, kvantum „pihe” -nek kell lennie a fekete lyuk esemény horizontja körül; és ennek a szösznek gravitációs hullámokat kell okoznia.
“A tudósok nem tudták kísérletileg megállapítani, hogy a gravitációs hullámok legutóbbi észleléséig nem került-e el valami anyag a fekete lyukak elől” – mondta Afshordi.
“Ha a Hawking-sugárzásért felelős kvantumpihe a fekete lyukak körül van, a gravitációs hullámok visszapattanhatnak róla, és kisebb gravitációs hullámjeleket hozhatnak létre a fő gravitációs ütközési esemény után, hasonlóan az ismétlődő visszhangokhoz.”
Ezt Afshordi és munkatársa, Jahed Abedi kozmológus, a Gravitációs Fizikai Intézet munkatársa. Max Planck Németországban a gravitációs adatok alapján tudták kimutatni. Eredményeik összhangban vannak a Hawking-sugárzást kibocsátó fuzzy fekete lyukak modelljeivel előre jelzett szimulált visszhanggal.
Valójában teljesen lehetséges, hogy műszereink még mindig nem elég érzékenyek Hawking-sugárzás detektálására. Afshordi pedig elismeri, hogy a csapat által talált jel tulajdonképpen csak zaj lehet az adatokban.
A megismeréshez hasonló jeleket kell keresnie más gravitációs hullám-adatkészletekben.
“Most, hogy a tudósok tudják, mit keresünk, további példákat kereshetünk, és sokkal megbízhatóbb megerősítést kaphatunk ezekről a jelekről” – mondta Afshordi.
“Ez a megerősítés lenne az első közvetlen tanulmány a téridő kvantumszerkezetéről.”
A tanulmány a Journal of Cosmology and Astroparticle Physics folyóiratban jelent meg.
Források: Fotó: physics.ucsb.edu/ Mondolithic Studios via Scientific American
