Гравитационное эхо подтверждает теорию квантового излучения Хокинга
Logo
Cover

Эхо в сигналах гравитационных волн указывает на то, что горизонт событий черной дыры может быть сложнее, чем считают ученые. Международная команда ученых доложила о первом доказательстве существования этого эха, вызванного микроскопическим квантовым «пушком» молодых черных дыр.

Гравитационные волны — это рябь на поверхности пространства-времени, вызванная столкновением массивных и плотных объектов: черных дыр или нейтронных звезд.

Согласно общей теории относительности Эйнштейна, ничто не может вырваться из гравитации черной дыры, пройдя точку невозврата, так называемый горизонт событий. Долгое время ученые разделяли это предположение, пока Стивен Хокинг не применил методы квантовой механики, чтобы предсказать, что квантовые частицы могут просачиваться из черной дыры. Это явление получило название излучения Хокинга, пишет Phys.org.

Однако ученые не имели возможности экспериментально подтвердить утечку энергии из черной дыры до тех пор, пока не были зафиксированы первые гравитационные волны. Если квантовые волосы действительно существуют, гравитационные волны могут отскакивать от них, создавая менее крупные сигналы, следующие за основными — словно эхо.

Ученые из Университета Уотерлу (Канада) вместе с коллегами из Института Макса Планка (Германия) сообщили об обнаружении повторяющегося эха. Если их данные верны, это первое экспериментальное свидетельство того, что черные дыры могут радикально отличаться от теории, выдвинутой Эйнштейном, и их горизонт событий устроен сложнее, чем считалось.

В основе наблюдений ученых лежит гравитационная волна от столкновения нейтронных звезд, зафиксированная детекторами LIGO/Virgo. Эхо, уловленное исследователями, совпадает с предсказанием модели черных дыр, учитывающей эффекты квантовой механики и излучения Хокинга.

«Наши результаты еще предварительные, и есть мизерный шанс того, что все это результат случайных помех в детекторах. Но эта вероятность становится все меньше вместе с появлением новых примеров, — заявил профессор астрономии Ниайеш Афшорди, соавтор исследования. — Теперь, когда ученые знают, что искать, мы можем найти больше примеров и более уверенно подтвердить эти сигналы. Такое доказательство станет первым прямым изучением квантовой структуры пространства-времени».

Предложенную Хокингом теорию квантового испарения подтвердили в лабораторных условиях ученые из Израиля. Они смоделировали черную дыру, которая поглощает не свет, а звук, а в качестве запутанных частиц использовали пары фононов.