Czeka nas przełom w fizyce? Naukowiec twierdzi, że dysponujemy niezbędnym sprzętem
Promieniowanie Hawkinga jest jednym z zagadnień fizyki, nad którym pracują współcześni naukowcy. Dotychczas nikomu nie udało się go zaobserwować, ale francuski naukowiec uważa, że może być zaobserwowane przy użyciu... istniejących na Ziemi teleskopów.
Chyba nie ma osoby, która nie słyszałaby o jednym z najsłynniejszych fizyków XX i XXI wieku - Stephenie Hawkingu. Zajmował się nie tylko badaniem kosmosu, ale także popularyzacją nauki poprzez pisanie książek.
Ten wybitny naukowiec w 1974 roku stwierdził, że czarne dziury powinny nie tylko pochłaniać promieniowanie, ale także je emitować. Tak zwane promieniowanie Hawkinga nie zostało jeszcze zaobserwowane, ale grupa europejskich badaczy odkryła, że powinno być ono obserwowalne za pomocą istniejących teleskopów, które są w stanie wykryć cząstki światła o bardzo wysokiej energii.
Zagadkowe promieniowanie mogą wykryć teleskopy na Ziemi
Gdy dwie masywne czarne dziury zderzą się i połączą lub gdy stanie się tak z gwiazdą neutronową i czarną dziurą, zostają wyemitowane fale grawitacyjne, tj. falowanie w strukturze czasoprzestrzeni, które przemieszcza się na zewnątrz, często na grafikach wygląda niczym zmarszczki na wodzie po rzuceniu kamieniem. Niektóre z tych fal docierają do Ziemi miliony, a nawet miliardy lat później.
Wspomniane zderzenia emitują również pewną liczbę "kawałków czarnych dziur", mniejszych czarnych dziur o masach rzędu asteroidy, powstałych w niezwykle silnym polu grawitacyjnym wokół połączenia. W całym procesie generowane są również rozbłyski promieniowania gamma.
Zespół naukowców wykorzystał kod open source o nazwie BlackHawk, który oblicza widma parowania Hawkinga dla dowolnego rozkładu czarnych dziur do wykazania, że promieniowanie Hawkinga z fragmentów czarnych dziur tworzy rozbłyski promieniowania gamma, które mają charakterystyczny "odcisk palca".
Promieniowanie to może być wykryte przez teleskopy Czerenkowa - naziemne czasze antenowe, które mogą wykrywać wysokoenergetyczne fotony (promieniowanie gamma) w zakresie energii od 50 GeV (gigaelektronowoltów, czyli miliardów elektronowoltów) do 50 TeV (teraelektronowoltów, biliona elektronowoltów).
Obecnie istnieją cztery takie teleskopy: High Energy Stereoscopic System (HESS) w Namibii, Major Atmospheric Gamma Imaging Telescopes Czerenkowa (MAGIC) na jednej z Wysp Kanaryjskich, Pierwszy Teleskop Czzerenkowa G-APD (FACT), na wyspie La Palma w archipelagu Kanaryjskim oraz Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System (VERITAS) w Arizonie. Chociaż każdy z nich wykorzystuje inną technologię, wszystkie mogą wykryć fotony Czerenkowa w zakresie energii GeV-TeV.
Odkrycie promieniowania Hawkinga rzuciłoby nowe światło na badanie czarnych dziur, w tym tworzenie się fragmentów czarnych dziur i tworzenie cząstek o energiach wyższych niż można osiągnąć na Ziemi.
Zaskoczeniem było odkrycie, że kawałki czarnej dziury mogą promieniować powyżej możliwości detekcji obecnych wysokoenergetycznych teleskopów Czerenkowa na Ziemi.
Francuski naukowiec zauważył również, że bezpośrednie wykrycie promieniowania Hawkinga z kawałków czarnych dziur byłoby pierwszym dowodem na kwantowe zachowanie czarnych dziur. - Jeśli proponowany sygnał zostanie zaobserwowany, będziemy musieli zakwestionować obecną wiedzę o naturze czarnych dziur - dodał.
Aby nie poprzestać na teorii, w planach jest teraz skontaktowanie się z grupami eksperymentalnymi i wykorzystanie zebranych danych do poszukiwania promieniowania Hawkinga.
Badania zostały opublikowane na serwerze preprintów arXiv.
