Vedci simulovali čiernu dieru v laboratóriu. To, čo nasledovalo, ich priblížilo k veľkej vesmírnej záhade
Skutočné čierne diery patria k objektom, ktoré sa skúmajú mimoriadne ťažko. Proces, ktorý by mal podľa fyzikálnych teórií viesť k ich veľmi pomalému zániku, je navyše taký slabý, že ho vo vesmíre pravdepodobne ešte dlho nedokážeme priamo pozorovať.
Vedci preto zvolili inú cestu. Namiesto skutočnej čiernej diery vytvorili v laboratóriu systém, ktorý napodobňuje niektoré jej fyzikálne vlastnosti. Pomocou svetla sa im teraz podarilo zachytiť jav, ktorý môže pomôcť vysvetliť, ako čierne diery postupne strácajú energiu.
Ani čierne diery nemusia existovať navždy
Za hranicou známou ako horizont udalostí už podľa súčasných poznatkov nemôže uniknúť nič, dokonca ani svetlo. V 70. rokoch však fyzik Stephen Hawking ukázal, že kvantové procesy v blízkosti tejto hranice by mohli viesť k vzniku veľmi slabého žiarenia.
Takzvané Hawkingovo žiarenie by postupne odoberalo čiernej diere energiu. Po nepredstaviteľne dlhom čase by tak mohla stratiť svoju hmotnosť a nakoniec zaniknúť.
Otázkou však zostávalo, ako presne sa energia z čiernej diery do žiarenia prenáša.
Skutočnú čiernu dieru nahradili svetelné impulzy
Tím vedený fyzikmi z Paderbornskej univerzity v Nemecku využil špeciálne optické vlákno a ultrakrátke laserové impulzy. Jeden z nich zmenil vlastnosti vlákna tak, že pre ďalší impulz vytvoril obdobu horizontu udalostí.
Nešlo teda o skutočnú čiernu dieru ani o vytvorenie extrémnej gravitácie. Laboratórny systém však dokázal napodobniť určité fyzikálne procesy, ktoré sa podľa teórií odohrávajú v blízkosti týchto vesmírnych objektov.
Podobné experimenty už v minulosti vytvorili analógiu Hawkingovho žiarenia. Tentoraz však vedci hľadali jeho druhú stranu – nepatrnú stratu energie systému, ktorý žiarenie vytvoril.
Vedci zachytili nepatrnú „spätnú reakciu“
Ak žiarenie odnáša energiu, zdroj ju musí stratiť. Práve tento efekt, označovaný ako spätná reakcia, sa výskumníkom podarilo v experimente pozorovať.
V laserovom impulze zaznamenali drobnú zmenu, ktorá zodpovedala energii odovzdanej vznikajúcemu žiareniu. Laboratórna napodobenina čiernej diery tak v určitom zmysle začala „vyparovať“.
Výsledok priniesol aj prekvapenie. Predchádzajúce predstavy počítali s tým, že za vznikom žiarenia stojí zložitejšia séria vzájomných procesov. Nový experiment však naznačuje, že prenos energie môže prebiehať oveľa priamejším spôsobom.
Pomôže to vyriešiť veľkú záhadu čiernych dier?
Zatiaľ nie je isté, či skutočné čierne diery fungujú rovnakým mechanizmom ako ich optická napodobenina. Priame overenie vo vesmíre zostáva mimo možností súčasnej techniky.
Ak by sa však podobný proces podarilo zachytiť aj v ďalších typoch laboratórnych modelov, vedci by získali dôležitú stopu k pochopeniu Hawkingovho žiarenia. Výsledky by mohli prispieť aj k riešeniu informačného paradoxu – jednej z najväčších otázok modernej fyziky, ktorá sa týka osudu informácií po zániku čiernej diery.
