Teadlased valmistasid musta augu, et kontrollida Stephen Hawkingi poole sajandi taguseid väiteid
(143)
Kuulus teadlane Stephen Hakwing pakkus 1974. aastal välja, et mustad augud on mitte lihtsalt täheneelajad, nagu seni kujutletud, vaid ühtlasi kiirgavad valgust.
Taolist nähtust nimetatakse nüüd Hawkingi kiirguseks, aga ükski astronoom polnud seda ise vaadelda saanud, kuna kiirgus peaks olema väga tuhm.
Et asja ikkagi lähemalt uurida, tasub ise väike musta augu analoog luua. Nii tegid Technioni ehk Iisraeli tehnikainstituudi juures töötavad teadlased.
Nende eesmärk oli kinnitada kaht Stephen Hawkingi tähtsat väidet: et Hawkingi kiirgus tekib mittemillestki ja et see on püsiv (muutumatu intensiivsusega).
“Must auk peaks kiirgama musta keha kombel – mis on nagu pidevalt infrapunakiirgust eraldav soe objekt. Hawking arvas, et mustad augud on tavaliste tähtede sarnased, mis kogu aeg midagi kiirgavad. Seda tahtsimegi kinnitada, ja kinnitasime ka,” ütleb uuringu kaasautor füüsika aseprofessor Jeff Steinhauer.
Hawking pakkus, et kuigi musta augu lähedalt ei pääse miski põgenema (ka valgus mitte), kiirgab must auk ise valgust. Seda aitab selgitada Heisenbergi määramatuse põhimõte, mille järgi sisaldab kosmosetühjus siiski virtuaalseid osakestepaare, mis vahepeal on olemas ja siis jälle mitte. Need kannavad vastassuunalist energiat ja tavaliselt hävitavad teineteist täielikult.
Hawking pakkus, et musta augu sündmustehorisondi tugeva gravitatsioonilise tõmbe mõjul saab neid osakesi eraldada – üks kaob musta auku, teine põgeneb ilmaruumi, millest saabki Hawkingi kiirgus.
Neeldunud footoni energia on negatiivne ja see lahutab mustast august energiat massi kujul, nii et must auk võib seeläbi lõpuks täielikult kaduda. Viimane toimuks siiski palju pikema aja jooksul, kui universumi eluea sisse mahub.
Technioni teadlased kasutasid kunstliku musta augu loomiseks voolavat gaasi, mis koosnes pea absoluutse nulli (-273,15 °C) juurde jahutatud umbes 8000 rubiidiumiaatomist, mida hoidis paigal laserkiir.
Seeläbi sündis salapärane aineolek Bose’i-Einsteini kondensaat (ingl Bose-Einstein Condensate), mis laseb tuhandeil aatomeil koos tegutseda, nagu oleksid need üks.
Teise laserkiire abil tekitas töörühm potentsiaalse energia „kõrgendiku”, mis pani gaasi voolama nagu vee koses. Selle tulemusel ilmnenud sündmushorisondis voolas pool gaasi helikiirusest kiiremini, teine pool aeglasemalt. Kõnealuse katse raames otsisid uurijad footonite asemel gaasis spontaanselt tekkinud nn foononite (kvant-helilainete) paare.
Aeglasemasse poolde jäänud foonon võis liikuda gaasivoolule vastupidises suunas, „kõrgendikust” eemale, samas kui kiiremas pooles püsinud foonon langes ülehelikiirusel voolava gaasi lõksu.
Kui uurijad olid foononipaarid tuvastanud, pidid nad kontrollima, kas neid moodustavad foononid on korrelatsioonis ja kas Hawkingi kiirgus jääb ajas muutumatuks. See oli keerukas protsess, sest iga kord, kui teadlased musta auku pildistasid, hävis see protsessi käigus tekkinud temperatuuri tõttu.
Nad kordasid eksperimenti 97 000 korda, mis tähendas üle 124 päeva pidevaid mõõtmisi, et oma korrelatsioonideni jõuda. Ja töö õnnestus.
