Астрофизики создали оптическую модель черной дыры и исследовали излучение Хокинга
Ученые из Института Вейцмана вместе с коллегами теоретически смоделировали и экспериментально подтвердили прямой механизм возникновения излучения Хокинга.
Физики давно пытаются детально описать физику излучения Хокинга – гипотетического процесса, при котором черные дыры излучают элементарные частицы и постепенно теряют массу. Поскольку наблюдать этот эффект непосредственно в космосе пока невозможно, физики используют лабораторные аналоги черных дыр.
В новом исследовании, опубликованном в журнале Nature, ученые воссоздали аналог горизонта событий черной дыры в нелинейной оптической среде с помощью волоконной оптики. Традиционные модели предполагали, что излучение рождается в результате сложного каскадного механизма, объединяющего множество квантово-механических процессов. Но авторам работы удалось доказать существование гораздо более простого и прямого механизма генерации излучения.
Важной частью работы стало то, что исследователи не просто зафиксировали излучение, но и экспериментально выявили его обратное влияние на саму систему. Это означает, что излучение Хокинга не пассивно покидает черную дыру, а активно взаимодействует с ней. Подобная обратная связь играет ключевую роль в понимании того, как черные дыры сохраняют термодинамическое равновесие и как именно происходит их испарение. Изучение таких процессов в контролируемых лабораторных условиях дает ученым редкую возможность анализировать экстремальные космические явления, которые из-за колоссальных масштабов недоступны для прямого наблюдения во Вселенной.
Открытие может стать ключом к разгадке природы квантовой гравитации. Ученые прокомментировали достигнутые результаты: "Работа упрощает теоретическое понимание и открывает новые способы расчета эффектов, связанных с черными дырами. Это может показать, как излучение Хокинга, связано с гравитацией". Дальнейшие эксперименты с оптическими аналогами черных дыр и излучения Хокинга позволят глубже понять фундаментальные законы физики.