קרינת הוקינג קבועה נמדדה בחור השחור האקוסטי בטכניון

פרופ’ ג’ף סטיינהאור

קבוצת המחקר של פרופ’ ג’ף סטיינהאור מהפקולטה לפיזיקה בטכניון יצרה חור שחור אקוסטי – מערכת שבה גלי קול אינם יכולים להימלט, באנלוגיה לחורים שחורים אמיתיים שמהם גלי אור אינם יכולים להימלט מעבר למשטח כדורי הקרוי אופק המאורעות. במאמר שהתפרסם בכתב העת Nature Physics  בתחילת 2021 הראתה קבוצת המחקר שקרינת הוקינג קבועה (סטציונרית) אכן נפלטה מהחור השחור האקוסטי. הם מדדו 97,000 חזרות של הניסוי אשר שוות ערך ל-124 ימים של מדידה רציפה, וצפו בקרינת הוקינג ספונטנית בשישה זמנים שונים לאחר היווצרות החור השחור האקוסטי, וכן וידאו כי הטמפרטורה והעוצמה של הקרינה נותרו קבועות לאורך זמן.

יתרה מכך, הם עקבו אחר התפתחות קרינת הוקינג לאורך חייו של החור השחור האקוסטי והשוו אותה לקרינה הצפויה להיפלט מחורים שחורים אמיתיים. בשלב ראשון הם צפו בהתעצמות הקרינה בדומה לקרינה הצפויה בזמן היווצרות חורים שחורים רגילים. לאחר מכן נצפתה הקרינה הקבועה.

השלב הקבוע בקרינת הוקינג בחור השחור האקוסטי הגיע לסיומו עם היווצרות אופק פנימי, משטח כדורי בתוך החור השחור, אשר פנימית לו גלי קול כבר אינם לכודים על ידי החור השחור. אופק פנימי זה פלט קרינה שאילצה קרינת הוקינג נוספת מהחור השחור והביאה לגידול משמעותי בקרינת הוקינג אשר נמדדה מהמערכת.

“התוצאות הניסיוניות של פרופ ג’ף סטיינהאור הן בעלות חשיבות גדולה ועניין רב. ג’ף מודד קרינת הוקינג שנפלטת מחור שחור אנלוגי בקצב קבוע, בהתאם לחיזוי התיאורטי של הוקינג. זה נותן תמיכה ניסיונית משמעותית ביותר לאנליזה של הוקינג, שלמעשה זוכה לאישור ניסיוני בפעם הראשונה בניסויים של ג’ף,” אומר פרופ’ עמוס אורי מהפקולטה לפיזיקה בטכניון שהוא מומחה ביחסות כללית וחורים שחורים.

קבוצת המחקר (מימין לשמאל): ג’ף סטיינהאור, חואן רמון מונז דה נובה, ויקטור ל. קולובוב וקטרינה גולובקוב. *התמונה צולמה לפני מגפת הקורונה.

“עם זאת,” מוסיף פרופ’ אורי, “הניסוי הנוכחי גם הראה שלאחר זמן מסוים, הקרינה שנפלטת מהמערכת האנלוגית מתחילה להתעצם באופן משמעותי, ככל הנראה בגלל התפתחות של קרינה מאולצת בעקבות היווצרות האופק הפנימי. זוהי תופעה שכבר לא כלולה באנליזה של הוקינג, ולכן בעיניי היא הרבה יותר מעניינת. התופעות שנצפו בניסוי הזה מעוררות את השאלה הבאה: האם גם חורים שחורים אמיתיים יכולים לפלוט קרינה מאולצת חזקה, כפי שעשה החור השחור האקוסטי בניסוי של ג’ף? בעיניי זוהי שאלה מרתקת, ובעלת חשיבות קריטית לפיזיקה של חורים שחורים וכן לאסטרופיזיקה ולקוסמולוגיה.”

תוצאות פורצות דרך אלו מאירות זרקור ומעניקות לקהילה המדעית תובנות משמעותיות בדבר אופיים של חורים שחורים, אקוסטיים ושמימיים. “המטרה החדשה שלנו לטווח הרחוק,” מסכם סטיינהאור, “היא לראות מה קורה כאשר חוקרים פיזיקה מעבר לקירובים שבהם השתמש הוקינג, קירובים שבהם קרינת הוקינג היא קוונטית אך המרחב-זמן הינו קלאסי. במילים אחרות, אנחנו רוצים לקחת בחשבון שהחור השחור האקוסטי מורכב מחלקיקים נקודתיים בקירוב.”

לעמוד הבית של פרופסור ג’ף סטיינהאור: לחצו כאן

למאמר בכתב העת המדעי Nature Physics לחצו כאן

*הכתבה נכתבה על ידי ד”ר אפרת סבח לאתר הפקולטה בפיזיקה