Kahden neutronitähden eeppinen törmäys vuonna 2017 on todellakin tieteellinen lahja, joka jatkaa tutkijoiden tiedottamista.
Tähtien sulautuessa gravitaatioaallot leviävät kaikkialle maailmankaikkeuteen; Tämän tapahtuman kaiku voi nyt tukea mustien aukkojen pitkään jatkunutta hypoteesia.
Gravitaatioaaltotietoja tutkivat tähtitieteilijät uskovat löytäneensä todisteita kaikuista – mikä voisi tapahtua vain Hawkingin säteilyn luoman 'kvanttihöyhenen' läsnä ollessa.
“Einsteinin yleisen suhteellisuusteorian mukaan mikään ei voi paeta mustan aukon painovoimasta, kun se kulkee tapahtumahorisontina tunnetun paluupisteen”, sanoi tähtitieteilijä ja fyysikko Nyaesh Afshordi Waterloon yliopistosta Kanadasta.
“Tämä oli tutkijoiden ymmärrys pitkään, kunnes Stephen Hawking käytti kvanttimekaniikkaa ennustamaan, että kvanttihiukkaset virtaavat hitaasti mustista aukoista, joita nyt kutsumme Hawkingin säteilyksi.”
Mustien aukkojen tunnetuin ominaisuus on niiden äärimmäinen painovoima. Se on niin voimakasta, että yleisesti suhteellisuusteoria, kun joku ylittää tapahtumahorisontiksi kutsutun pisteen, on mahdotonta paeta takaisin. Jopa maailmankaikkeuden nopein asia – sähkömagneettinen säteily – ei voi paeta.
Mutta kvanttimekaniikka voi selittää maailmankaikkeuden yksityiskohdat tavoilla, joita yleinen suhteellisuusteoria ei voi; Hawkingin vuonna 1974 esitetyn ajatuksen mukaan musta aukko säteilee jotain, kun lisäät kvanttimekaniikkaa. Tämä on teoreettinen sähkömagneettinen säteily, jota kutsutaan vastaavasti Hawking-säteilyksi.
Tämä teoreettinen säteily on samanlainen kuin mustan ruumiin säteilyn sääntöjä noudattavien lämmitettyjen esineiden lähettämä valonspektri, vain tässä tapauksessa mustan aukon erittäin raskas massa saa aikaan erittäin matalan energian aaltoja.
Tämän säteilyn olemassaolo tarkoittaisi, että mustat aukot haihtuvat hitaasti ratkaistakseen mustan aukon tietoparadoksin; mutta aivan kuten gravitaatioaallot, säteily on edelleen liian heikkoa havaittavaksi.
Mustan aukon mallit osoittavat ehdottomasti, että Hawking-säteily on todellista. Mutta painovoima-aallot voivat muuttaa sitä. Koska jos Hawking-säteily on todellista, mustan aukon tapahtumahorisontin ympärillä on oltava kvantti-“nukkaa”; ja tämän nukan pitäisi aiheuttaa gravitaatioaaltoja.
“Tutkijat eivät pystyneet kokeellisesti selvittämään, onko mikään aine päässyt mustista aukoista, kunnes viimeisin gravitaatioaaltojen havaitseminen on tapahtunut”, Afshordi sanoi.
“Jos Hawking-säteilystä vastuussa oleva kvanttihöyry esiintyy mustien aukkojen ympärillä, gravitaatioaallot voivat palautua siitä ja luoda pienempiä gravitaatioaaltosignaaleja päägravitaatiotörmäystapahtuman jälkeen, kuten toistuvat kaiut.”
Tämä on Afshordi ja hänen kollegansa, kosmologi Jahed Abedi gravitaatiofysiikan instituutista. Max Planck Saksassa, he pystyivät havaitsemaan painovoimatiedoista. Niiden tulokset ovat yhdenmukaisia Hawkingin säteilyä lähettävien sumeajen mustien aukkojen mallien ennustaman simuloidun kaiun kanssa.
Itse asiassa on täysin mahdollista, että instrumenttimme eivät vieläkään ole riittävän herkkiä havaitsemaan Hawkingin säteilyä. Ja Afshordi myöntää, että joukkueen löytämä signaali voi itse asiassa olla vain melua tiedoissa.
Tämän selvittämiseksi sinun on etsittävä samanlaisia signaaleja muista gravitaatioaaltotiedostoista.
“Nyt kun tiedemiehet tietävät mitä etsimme, voimme etsiä lisää esimerkkejä ja saada paljon luotettavamman vahvistuksen näistä signaaleista”, Afshordi sanoi.
“Tällainen vahvistus olisi ensimmäinen aika-avaruuden kvanttirakenteen suora tutkimus.”
Tutkimus julkaistiin Journal of Cosmology and Astroparticle Physics -lehdessä.
Lähteet: Kuva: physics.ucsb.edu/ Mondolithic Studios Scientific Americanin kautta
