我们或许可以验证黑洞的霍金辐射现象了


2017年,两颗中子星之间的史诗般的碰撞简直是世界给物理学家的超级礼物。当中子星合并时,引力波在宇宙中波动。现在,引力波的回声可以证实几十年前关于黑洞的假设。

研究引力波数据的天文学家认为他们已经发现了回声的证据。只有当霍金辐射引起“量子模糊”时,回声才会出现。

滑铁卢大学的天文学家和物理学家尼亚什阿夫索迪说:“根据爱因斯坦的广义相对论,物质一旦穿过黑洞的视界就无法逃脱。这曾经是一种自然的观点,直到斯蒂芬霍金通过量子力学推断出黑洞存在蒸发现象,也就是说,量子波动导致一些粒子从地平线上逃逸,我们现在称之为霍金辐射。”

黑洞以其强大的引力而闻名。它是如此强大,以至于在广义相对论的框架内,一旦它越过地平线,没有什么能达到逃逸速度。即使是宇宙中最快的电磁辐射也无法逃脱。

但是量子力学可以提供广义相对论无法解释的细节。根据霍金1974年的想法,当量子力学被引入时,黑洞确实会释放一些东西。理论上,逃逸的电磁辐射看起来像是由受热物体产生的光谱,并遵循黑体辐射规则。仅从这个角度来看,它就相当于由黑洞的超大质量引起的超低能量波。

这种辐射的存在意味着黑洞正在慢慢蒸发,从而解决了黑洞的信息悖论。然而,正如我们直到几年前才记录引力波一样,迄今为止,霍金辐射的影响仍然太弱,人类无法探测到。

实验室做的黑洞类比似乎表明霍金辐射是真实的。现在引力波可能会改变这种情况。因为如果霍金辐射是真实的,在视界之外应该有量子“模糊”,这种模糊会产生引力波回波。

Af索迪说:“直到最近引力波被发现,科学家们才能够用实验来确定是否有任何物质从黑洞中逃逸出来。如果黑洞周围确实存在霍金辐射造成的量子模糊,引力波可能会被阻止反弹,这将在重大重力碰撞事件后产生更小的引力波信号,类似于重复的回声。”

这是Av索迪和他的同事Jahad abedi,德国马普重力物理研究所的宇宙学家,认为可以在重力数据中检测到的。他们说,他们的结果与霍金的模糊黑洞模型预测的模拟回声相符。

但是请注意。去年对引力波数据的分析第一次引力波探测没有发现霍金辐射的证据。

此外,去年的另一项研究对迄今收集的所有引力波信号进行了协调分析,以找到回声和霍金辐射的证据。结果显示“没有统计证据”。

事实上,我们的仪器可能不够灵敏,无法检测霍金辐射。与此同时,Av索迪承认,他们检测到的信号实际上可能只是数据中的噪声。

通过在其他数据集中发现相似的信号来确认。

Af索迪说:“现在科学家知道要寻找什么了,我们可以找到更多的例子,对这些信号进行更可靠的分析。这一证实是首次直接探索空间和时间的量子结构。”

该研究发表于《宇宙学与天体物理学期刊》。

这篇文章是从科学警报翻译过来的,由基于知识共享的翻译者majer发表。

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