科学者たちは、ブラックホールからのホーキング放射を検出する方法を発見しました

科学者たちは、ブラックホールからのホーキング放射を検出する方法を発見しました

2017年の2つの中性子星間の壮大な衝突は確かに科学的な贈り物であり、科学者に情報を提供し続けています。

星が融合すると、重力の波が宇宙全体に広がりました。 現在、このイベントのエコーは、ブラックホールの長年の仮説をサポートしている可能性があります。

重力波データを研究している天文学者は、エコーの証拠を発見したと信じています。これは、ホーキング放射によって作成された「量子ファズ」の存在下でのみ発生する可能性があります。

カナダのウォータールー大学の天文学者で物理学者のNyaeshAfshordiは、次のように述べています。

「これは、スティーブン・ホーキングが量子力学を使用して、量子粒子がブラックホールからゆっくりと流出することを予測するまで、長い間科学者の理解でした。これを現在ホーキング放射と呼びます。」

ブラックホールの最も有名な特性は、その極端な重力です。 非常に激しいため、一般的な相対性では、イベントホライズンと呼ばれるポイントを何かが横切ると、逃げることができません。 宇宙で最速のものである電磁放射でさえ、逃げることはできません。

しかし、量子力学は、一般的な相対性では説明できない方法で宇宙の詳細を説明できます。 ホーキングの1974年のアイデアによると、量子力学を追加すると、ブラックホールは何かを放出します。 これは、それぞれホーキング放射と呼ばれる理論的なタイプの電磁放射です。

この理論上の放射は、黒い体の放射の規則に従って加熱された物体から放出される光のスペクトルに似ていますが、この場合のみ、ブラックホールの超重い質量によって超低エネルギー波が放出されます。

この放射の存在は、ブラックホールがゆっくりと蒸発し、ブラックホール情報のパラドックスを解決していることを意味します。 しかし、重力波と同じように、放射はまだ弱すぎて検出できません。

ブラックホールモデルは、ホーキング放射が本物であることを明確に示しています。 しかし、重力波はそれを変えることができます。 ホーキング放射が本物である場合、ブラックホールイベントの地平線の周りに量子「綿毛」がなければならないからです。 そしてこの綿毛は重力波を引き起こすはずです。

「科学者たちは、重力波が最近検出されるまで、何かがブラックホールから逃げているかどうかを実験的に判断することができなかった」とアフショルディ氏は述べた。

「ホーキング放射の原因となる量子綿毛がブラックホールの周囲に存在する場合、重力波がブラックホールで跳ね返り、エコーの繰り返しと同様に、主要な重力衝突イベントの後に小さな重力波信号を生成する可能性があります。」

これは、Afshordiと彼の同僚である重力物理学研究所の宇宙学者JahedAbediが行ったものです。 ドイツのマックスプランクは、重力データから検出することができました。 それらの結果は、ホーキング放射を放出するファジーブラックホールのモデルによって予測されたシミュレートされたエコーと一致しています。

実際、私たちの機器がホーキング放射を検出するのに十分な感度を持っていない可能性は十分にあります。 そしてAfshordiは、チームが見つけた信号が実際にはデータのノイズである可能性があることを認めています。

これを理解するには、他の重力波データセットで同様の信号を探す必要があります。

「科学者が私たちが探しているものを知ったので、私たちはより多くの例を探し、これらの信号のはるかに信頼できる確認を得ることができます」とAfshordiは言いました。

「そのような確認は、時空の量子構造の最初の直接的な研究になるでしょう。」

この研究は、Journal of Cosmology and AstroparticlePhysicsに掲載されました。

出典:写真:physics.ucsb.edu/ ScientificAmerican経由のMondolithicStudios

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