Vědci simulovali v laboratoři černou díru s tajemným zářením

Extrémní gravitace černé díry mění dráhy světla, takže vzniká pokřivený obraz / NASA, Jeremy Schnittman
Tým fyziků vedený Lotte Mertensovou z Amsterdamské univerzity simuloval v laboratoři horizont událostí černé díry. Pozorovali při tom i tepelné záření, jehož existenci předpověděl v roce 1974 Stephen Hawking.

Podle vědců by mohl tento objev vyřešit nesoulad mezi dvěma v současnosti neslučitelnými popisy vesmíru – obecnou teorií relativity, která pracuje s polem známým jako prostoročas, a kvantovou mechanikou, která popisuje chování jednotlivých částic pomocí matematiky pravděpodobnosti. Nová studie byla publikovaná v odborném časopise Physical Review Research.
 
Ke sjednocení obou teorií by mohly vědcům pomoci právě černé díry. Tyto masivní objekty ve vesmíru mají tak velkou hustotu a gravitaci, že od určité vzdálenosti k sobě přitáhnou vše, co se v jejich okolí vyskytuje. A to včetně světla.

Tato vzdálenost, která se mění v závislosti na hmotnosti černé díry, se nazývá horizont událostí. Jakmile objekt překročí jeho hranici, můžeme si jen představovat, co se s ním dále stane. Žádné informace se totiž z této oblasti už nedostanou zpět. V roce 1974 však přišel Stephen Hawking s myšlenkou, že rozrušení kvantových fluktuací způsobené horizontem událostí vytváří záření velmi podobné tepelnému.

Jestli toto záření v černých dírách opravdu vzniká, vědci s jistotou zatím neví. Pokud měl ale Hawking pravdu a jeho záření existuje, je příliš slabé na to, aby ho mohli astronomové detekovat. Můžou však zkoumat jeho vlastnosti vytvářením simulací černých děr v laboratorních podmínkách.
 
A právě o to se pokusil tým Lotte Martensové. Vytvořili jednorozměrný řetězec atomů, po kterém elektrony skákaly z jedné pozice do druhé. Vyladěním podmínek, kdy k tomuto přeskakování může docházet, mohli fyzici vytvořit jakýsi horizont událostí, který zasahoval do vlnové povahy elektronů. Efekt tohoto falešného horizontu událostí způsobil nárůst teploty, který odpovídal Hawkingovým teoretickým předpokladům o chování černých děr. Ne ale úplně.
 
Simulované záření totiž vyzařovalo teplo, jenom pokud vědci považovali časoprostor za plochý. To naznačuje, že Hawkingovo záření může existovat pouze v určitých situacích, například když dochází ke změně deformace časoprostoru v důsledku gravitace.
 
Protože je tato simulace podle vědců docela jednoduchá, lze ji použít v široké škále dalších experimentů a znalosti o tomto záření tak ještě prohloubit.

Zdroj: Physical Review Research, ScienceAlert

#černá díra #záření #gravitace #horizont událostí #Hawking

Mohlo by vás zajímat

Reklama

Věda a vesmír

Astronomové objevili mini-neptun a odhalili tajemství ztraceného horkého jupitera

Marek Kuřina

Věda a vesmír

Čeští vědci odhalili možný zdroj vody na Zemi

Marek Kuřina