Laboris loodud musta augu analoog on andnud uusi kaudseid tõendeid selle kohta, et need salapärased kosmilised objektid eraldavad laetud osakeste gaasivooge, vahendab Science Alert, viidates ajakirjas Nature avaldatud uuele teadusuuringule. Füüsikud väidavad, et nende loodud musta augu analoogil on temperatuur, mis on samanimelise kiirguse eeltingimus, ennustas Stephen Hawking.
Mustad augud ei eralda midagi. Või kiirgab?
Üldrelatiivsusteooria (GR) kohaselt ei pääse miski musta auku. Nende gravitatsioonijõud on nii suur, et isegi valgus, universumi kiireim asi, ei suuda oma mõjust välja murda piisavalt kiiret kiirust. Seega ei saa üldrelatiivsusteooria kohaselt mustad augud kiirgada mingit elektromagnetilist kiirgust.
Sellegipoolest pakkus Hawkingi 1974. aasta teooria välja, et kui küsimusele lisada kvantmehaanika reeglid, võivad mustad augud tõepoolest midagi eraldada. See on Hawkingi enda nime saanud elektromagnetilise kiirguse teoreetiline tüüp.
See hüpoteetiline kiirgus sarnaneb musta keha kiirgusega, mille põhjustab musta augu temperatuur, mis on pöördvõrdeline selle massiga. Teadlased pole seda veel otse leidnud. Esimesed päris pildid mustast august tehti hiljuti, nii et kõik on alles ees. Sellegipoolest usuvad füüsikud, et kui see on olemas, oleks see kiirgus meie moodsate teaduslike vahenditega leitav.
Ka musta augu temperatuuri mõõtmine on keeruline. Päikese massiga musta augu temperatuur on ainult 60 nanokelvinit. Kosmiline mikrolaine taustkiirgus, mida see neelab, on palju suurem kui Hawkingi kiirgus, mida see kiirgaks. Veelgi enam, mida suurem on musta augu suurus, seda madalam on selle temperatuur.
Hawkingi hüpoteesi kontrollimiseks viisid Iisraeli tehnikaülikooli füüsikud läbi eksperimendi musta augu lähima "analoogiga", mis on praeguseks laboritingimustes edukalt loodud.
Reklaamvideo:
Kas Hawkingi kiirgus on reaalne?
Selle leiutas Iisraeli füüsik Jeff Steinhower 2016. aastal ja see on külma rubiidiumi aatomite (peaaegu absoluutse nullini jahutatud) Bose kondensaat, mille ühes aatomid liiguvad ülehelikiirusel ja teises liiguvad väga aeglaselt. Liikudes tekitab kondensaat niinimetatud akustilise musta augu, mis püüab valguse (footonid) asemel kinni heli (fononid). Sellesse piirkonda sisenevad helikvandid ületavad omamoodi "akustiliste sündmuste horisondi", kuna nad ei saa sellest enam lahkuda. Uurides musta augu akustilise analoogi omadusi, jõudsid eksperdid järeldusele, et need on lähedased Hawkingi kiirguse olemasolu vihjavatele teoreetilistele mudelitele.
Isegi 2016. aasta eksperimendi ajal suutsid Steinhower ja tema kolleegid näidata, et nende musta augu analoogi akustiliste sündmuste horisondi piirkonnas võib tekkida paar takerdunud fononit, millest ühte tõrjuvad kosmosesse aeglaselt voolava Bose kondensaadi aatomid, luues tegelikult Hawkingi kiirgusefekti. Samal ajal võib kiire kondensaadi tõttu musta auku analoog neelata ka paari teise fooni.
Tuleb märkida, et selle aasta alguses lõi teine Weizmanni instituudi Iisraeli füüsikute grupp Ulf Leonhardti juhtimisel oma musta augu analoogi, mis kasutas sündmushorisondi alusena kiudoptilist tehnoloogiat. Siis pidasid teadlased sarnast täheldatud tulemust statistiliseks anomaaliaks. Steinhaueri grupi uus eksperiment tõestas aga, et see pole nii. Uue katse tulemus näitas veelkord, et ühe footoni võib visata hüpoteetilisse ruumi, teise aga hüpoteetilise musta augu. Leonhardt on juba kommenteerinud Steinhoweri grupi edu:
Tõendid selle kohta, et Hawkingil oli õigus, kasvab, kuid see uus analoogse musta augu temperatuuri määramise meetod võib aidata saada sügavamat arusaamist musta augu termodünaamikast.
Nikolai Khizhnyak
