У 2017 році дослідники зафіксували неймовірне зіткнення двох нейтронних зорь, яке і донині дозволяє здійснювати наукові відкриття. При злитті стався викид гравітаційних хвиль, що поширилися по всьому Всесвіті. Відлуння цього зіткнення дозволяє підтвердити давню гіпотезу Стівена Гокінга.
Астрономи, що вивчають ці гравітаційні хвилі вважають, що їм вдалося знайти свідчення ехо-сигналів. Подібне могло статися тільки при наявності «квантового пуху», створеного випромінюванням Гокінга. Дане дослідження опубліковано в журналі Cosmology and Astroparticle Physics.
«Відповідно до загальної теорії відносності Ейнштейна, ніщо не може вирватися з гравітації чорної діри у разі проходження точки неповернення, відомої як горизонт подій, — розповідає астроном та фізик Ніяеш Афшорді з Університету Ватерлоо в Канаді. - Так думали довгий час, поки Стівен Гокінг не використав квантову механіку, і не висунув гіпотезу, що квантові частинки можуть повільно випаровуватися з чорних дір. Цей процес назвали випромінюванням Гокінга».
Найвідомішою властивістю чорних дір є їх надзвичайна гравітаційна сила. Вона настільки інтенсивна, що, відповідно до загальної теорії відносності, якщо щось або хтось перетне горизонт подій, то більше не зможе уникнути тяжіння чорної діри. Навіть найшвидша річ у Всесвіті — електромагнітне випромінювання — не може чинити опір гравітації.
Але квантова механіка дозволяє пояснити те, що часом не вдається пояснити за допомогою загальної теорії відносності, через що і виникає деяка суперечність. Відповідно до гіпотези Гокінга, висунутої у 1974 році, поняття про чорну діру як об'єкт, який нічого не випромінює, а може лише поглинати матерію, справедливо до тих пір, поки не враховуються квантові ефекти. І саме квантові ефекти говорять про те, що насправді чорна діра повинна безупинно випромінювати, втрачаючи при цьому свою енергію. Цей тип випромінювання і називається випромінюванням Гокінга.
Це нагадує випромінювання чорного тіла, викликане температурою чорної діри, яка обернено пропорційна її масі. Однак, насправді, виявити його набагато складніше, ніж просто говорити про його існування. Це випромінювання, якщо воно існує, було б занадто слабким, щоб його можна було знайти за допомогою сучасних приладів. Але в конкретному випадку, надважка маса чорної діри призводить до випромінювання наднизьких енергетичних хвиль.
Якщо гіпотеза Гокінга вірна, то чорні діри повинні повільно випаровуватися, розв'язуючи парадокс чорних дірок. Але гравітаційні хвилі почали вловлювати лише кілька років тому, і вони занадто слабкі, щоб фіксувати їх велику кількість та надати точний аналіз. Але лабораторні експерименти підтвердили, що випромінювання Гокінга може бути цілком реальним. Якщо це так, то навколо горизонту подій чорної діри, що випаровується, повинен знаходитися «квантовий пух», який і провокує формування гравітаційних хвиль.
«До недавнього виявлення гравітаційних хвиль, вчені не могли експериментально визначити, чи випаровується якась речовина з чорних дір, — сказав Афшорді. - Але якщо «квантовий пух», відповідальний за випромінювання Гокінга, існує навколо чорних дір, гравітаційні хвилі можуть відскакувати від нього і будуть створювати слабкі сигнали після основної події гравітаційного зіткнення — повторювані ехо-сигнали».
На думку Афшорді та його колеги, космолога Джахеді Абеді з Інституту гравітаційної фізики ім. Макса Планка в Німеччині, їм вдалося знайти ехо-сигнали, а значить вони зафіксували й випромінювання Гокінга. Їх результати відповідають відлунню, передбаченого моделями чорних дір, що випускають випромінювання Гокінга.
Але є нюанси. Аналіз даних торішнього дослідження гравітаційних хвиль у GW 150914 не виявив ознак «квантового пуху» та, відповідно, не зафіксував жодного натяку на випромінювання Гокінга. Крім того, в іншому дослідженні 2019-го року, був проведений аналіз всіх сигналів гравітаційних хвиль, зібраних до теперішнього часу, в пошуках ехо-сигналів гравітаційних хвиль та, відповідно, випромінювання Гокінга. Але він теж не знайшов «статистично значущих доказів» відлуння.
Можливо, наші прилади все ще не мають потрібної чутливості, щоб зафіксувати це випромінювання. Або ж Стівен Гокінг помилився у своїх підозрах. І Афшорді визнає, що сигнал, виявлений командою, насправді може бути просто шумом в даних. А значить, потрібно продовжувати пошуки гравітаційних хвиль та покращувати потужність обладнання.
«Тепер, коли вчені знають, що треба шукати, ми можемо отримати більше прикладів та більш надійне підтвердження цих сигналів, — резюмував Афшорді. - Таке підтвердження було б першим дослідженням квантової структури простору-часу».
За матеріалами: ScienceAlert
