Kako "rade" crne rupe?
Crne rupe su područja u svemiru gdje je gravitacija vrlo jaka. Štoviše
Hawkingovo zračenje u običnoj crnoj rupipojavljuje se kada se na horizontu događaja pojavi par virtualnih čestica, koje se pretvaraju u par čestica-antičestica. U ovom slučaju jedna čestica padne iza horizonta, a druga odleti.
Što je Hawking predvidio?
Teoretski fizičar Stephen Hawking predvidio je:iako ništa ne može ostaviti crne rupe, one same spontano emitiraju ograničenu količinu svjetlosti. Poznato je kao Hawkingovo zračenje. Prema predviđanjima fizičara, ovo zračenje je spontano (to jest, proizlazi iz ničega) i stacionarno (to jest, njegov se intenzitet s vremenom ne mijenja puno).
Hawkingovo zračenje glavni je argument znanstvenikau vezi raspada (isparavanja) malih crnih rupa, koje bi teoretski mogle nastati tijekom eksperimenata na LHC-Large Hadron Collider. Ovaj efekt je osnova za ideju o jedinstvenom reaktoru - uređaju za dobivanje energije iz crne rupe pomoću Hawkingovog zračenja.
Autor: Maximilien Brice, CERN — CERN poslužitelj dokumenata, CC BY-SA 3.0
V. Gribov u razgovoru s Ya.Zeldovich je inzistirao na tome da bi crne rupe trebale emitirati čestice. Još prije objave njegova rada Hawking je 1973. posjetio Moskvu, gdje se susreo sa sovjetskim znanstvenicima Yakovom Zeldovichem i Alexeiem Starobinskyjem. Pokazali su Hawkingu da bi, prema načelu nesigurnosti kvantne mehanike, crne rupe koje se vrte trebale stvarati i emitirati čestice.
Prema Hawkingovim predviđanjima, zračenje crne bojerupa je spontana. U svom novom istraživanju znanstvenici su pokušali otkriti je li zračenje koje emitira njihova crna rupa također stacionarno (tj. Ostaje li s vremenom konstantno).
Što su znanstvenici otkrili?
Istraživači tvrtke Israel TechInstitut Technion nedavno je proveo istraživanje čiji je cilj testiranje Hawkingovih teorijskih predviđanja. Posebno su proučavali je li ekvivalent Hawkingova zračenja u "umjetnoj crnoj rupi" stvorenoj u laboratorijskim uvjetima stacionaran.
Ako uđete unutar horizonta događaja, nećetemožeš izaći odavde čak i ako ima svjetla. Hawkingovo zračenje počinje odmah iza horizonta događaja, gdje svjetlost jedva može pobjeći. To je stvarno čudno jer tamo nema ničega; ovo je prazan prostor. Ali ovo zračenje počinje ni iz čega, izlazi i odlazi na Zemlju.
Jeff Steinhauer, jedan od istraživača u intervjuu za ScienceX
Kako su znanstvenici stvorili umjetnu crnu rupu?
Umjetna crna rupa koju su stvorili Izraelciznanstvenika, imao je duljinu oko 0,1 mm, a napravljen je od plina koji se sastojao od 8 000 atoma rubidija. Ovo je relativno mali broj atoma. Svaki put kad su ga istraživači fotografirali, crna rupa se srušila. Dakle, da bi mogli promatrati njezin razvoj tijekom vremena, morali su stvoriti crnu rupu, fotografirati je, a zatim stvoriti novu. Taj se postupak tijekom mjeseci ponavljao više puta.
Analogna crna rupa koju su stvorili istraživači. Zasluge: Kolobov i sur.
Hawkingovo zračenje koje emitira ovaj analogcrna rupa, sastoji se od zvučnih valova, a ne svjetlosti. Atomi rubidija kreću se brže od brzine zvuka, pa zvučni valovi ne mogu doseći horizont događaja i pobjeći iz crne rupe. Međutim, izvan horizonta događaja plin teče polako, tako da se zvučni valovi mogu slobodno kretati.
Rubidij teče brzo, brže od brzine zvuka ito znači da zvuk ne može ići protiv struje. Recimo da osoba pokušava plivati protiv struje. Ako se ova struja kreće brže nego što je u stanju plivati, tada je jednostavno nemoguće krenuti naprijed. Plivač se neprestano gura unazad - mlaz se kreće prebrzo i u suprotnom smjeru. Kao rezultat, osoba zapne na jednom mjestu. To je kako biti zaglavljen u crnoj rupi i pokušati doći do horizonta događaja iznutra.
Hawkingovo zračenje sastoji se od parova fotona (tj.čestice svjetlosti): jedna izlazi iz crne rupe, a druga pada natrag u nju. U pokušaju da identificiraju Hawkingovo zračenje koje emitira analogna crna rupa, znanstvenici su tražili slične parove zvučnih valova, od kojih jedan izlazi iz crne rupe, a drugi ulazi u nju. Nakon što su identificirali te parove zvučnih valova, istraživači su pokušali utvrditi postoje li korelacije među njima. Fizičari su svoj eksperiment ponovili 97.000 puta — što je 124 dana kontinuiranih mjerenja. Kao rezultat toga, istraživači su otkrili da se par zvučnih valova pojavljuje na analogu crne rupe, a također su potvrdili korelaciju među njima.
Sve u svemu, čini se da rezultati to potvrđujuzračenje koje emitiraju crne rupe je stacionarno, kao što je Hawking predvidio. Iako se ovi rezultati prvenstveno odnose na analognu crnu rupu koju su stvorili, teorijske studije mogu pomoći u potvrdi mogu li se primijeniti i na stvarne crne rupe.
Koji je zaključak?
Studija znanstvenika postavlja važna pitanja.Činjenica je da su uspjeli promatrati cijeli životni vijek analogne crne rupe i vidjeti kako je počelo Hawkingovo zračenje. Buduća bi istraživanja mogla pokušati usporediti rezultate rada s predviđanjima o tome što bi se dogodilo u pravoj crnoj rupi. Na taj će način znanstvenici moći vidjeti počinje li "pravo" Hawkingovo zračenje od nule, a zatim raste, kao što su fizičari primijetili tijekom eksperimenta.
Prava crna rupa ima dva horizonta:vanjski je horizont događaja (točnije, horizont vidljivosti), a unutarnji je Cauchyjev horizont. Između dva horizonta postoji T-regija, gdje je kretanje bilo kojeg predmeta moguće samo u jednom smjeru: svjetlost, čestica ili osoba kretat će se samo prema unutra. Plimne sile će se povećavati kako se budete kretali u ovom području prema unutarnjem horizontu Cauchyja. Iznenađujuće, pod njim se kretanje objekta prema središtu dramatično usporava (u određenom smislu u koordinatama koje prate sam objekt).
Nakon zaustavljanja u pratećem objektukoordinata, počinje se potiskivati prema van - u drugi svemir (topologija stvarnih crnih rupa je netrivijalna, u njemu postoji veza između različitih svemira, a objekt se mora istisnuti u drugi svemir). Na mjestu zaustavljanja (naziva se i okretište, mjesto grla), postoje maksimalne plime i oseke za danu crnu rupu, zadani objekt i početni uvjeti za pad ovog predmeta (u ostalim uvjetima, ovaj maksimum će biti drugačiji, ali uvijek konačan).
Na području unutar unutarnjeg horizontagravitacijsko privlačenje je mnogo manje, tako da se predmeti mogu slobodno kretati i više ih ne privlači središte crne rupe. Međutim, oni još uvijek ne mogu napustiti crnu rupu jer ne mogu proći kroz unutarnji horizont u suprotnom smjeru (tj. Krećući se prema horizontu događaja).
U osnovi je horizont događaja vanjska sfera.crna rupa, a unutar nje se nalazi mala kugla koja se naziva unutarnji horizont. Ako osoba padne izvan unutarnjeg horizonta, i dalje će zaglaviti u crnoj rupi. Ali, barem neće osjetiti nezamislivu fiziku boravka u njemu. Osoba će se naći u "normalnijem" okruženju, jer će sila gravitacije biti manja i više je neće moći osjetiti.
Neki su fizičari predvidjeli da će kadaanalogna crna rupa tvori unutarnji horizont, zračenje koje emitira postaje jače. Zanimljivo je da se upravo to dogodilo u analognoj crnoj rupi koju su stvorili istraživači Techniona. Dakle, ovo istraživanje može nadahnuti druge fizičare da proučavaju utjecaj stvaranja unutarnjeg horizonta na intenzitet Hawkingova zračenja.
Pročitajte i
Stvorena je prva točna karta svijeta. Što nije u redu sa svima ostalima?
Znanstvenici su prvi put zabilježili kako se planeti stvaraju oko zvijezda male mase
Otkriven je lijek protiv starenja koji uklanja zastarjele stanice