Передбачалося, що це "випромінювання Хокінга" повинно мати теплової спектр, подібний випромінювання від будь-якого теплого об'єкта. Температура випромінювання Хокінга повинна була відповідати температурі, передбаченої американо-ізраїльським астрофізиком Якобом Бекенштейна ще в 1972 році.І ось тепер група дослідників фізичного факультету Техніона - ізраїльського Технологічного інституту в Хайфі - вперше змоделювала штучну чорну діру і, розробивши спосіб вимірювання спектра випромінювання Хокінга, виявила, що чорні діри дійсно випромінюють тепло, як і припускали Хокінг і Бекенштейн. Стаття з викладом їх роботи, дослідницького процесу та результатів опублікована в журналі Nature.
Теорія про те, що чорну діру можна створити штучно і використовувати таку модель для вимірювань фізичних параметрів "випромінювання Хокінга", з'явилася ще чотири десятиліття тому. Однак тільки зараз вчені змогли створити таку модель і розробити методи вимірювання спектра випромінювання Хокінга і його температури.
«Наша штучно створена чорна діра підтверджує теорію тепловипромінювання Хокінга», - говорить провідний дослідник професор Джефф Штайнхауер. - «Крім того, ми виявили, що температура визначається штучною гравітацією на поверхні штучної чорної діри, що також узгоджується з передбаченнями Хокінга».
Успіх дослідників Техніона - це ще один суттєвий крок до розуміння природи чорних дір, одного з найзагадковіших і найменш зрозумілих поки секретів Всесвіту.
Цікаво, що теорія "чорних дір" далеко не така нова, як нам часто здається. Концепція існування в космосі об'єкта з гравітаційним полем, занадто сильним, щоб навіть світло міг його покинути, розглядалася вже в XVIII столітті. Перша сучасна теорія про існування чорних дір була розроблена в 1916 році, але не була повністю описана і вважалася математичним курйозом аж до кінця 1960-х років, коли теорію обогатлі практичні знання про хід колапсу масивних зірок. Хоча їх і не можна було побачити, вчені швидко прийшли до консенсусу про те, що в більшості галактик існують чорні діри.
Вивчивши це явище і проблему протягом десятиліття, команда дослідників Техніона постійно удосконалювала свої експериментальні інструменти протягом останніх трьох років. Мета полягала в тому, щоб не тільки створити штучні чорні діри, а й розробити методи вимірювання для перевірки передбачення Хокінга. Щоб прийти до своїх висновків, експеримент з випромінюванням Хокінга був повторений 7400 раз на різних профілях щільності.
«Теоретичні роботи в поєднанні з нашим довгостроковим вивченням цього питання дозволили спостерігати спонтанне випромінювання Хокінга в чорній дірі», - розповідає проф. Штайнхауер. «Удосконалення нашого експериментального апарату дозволило нам виміряти термічно спектра Хокінга і порівняти отриману температуру з прогнозом Хокінга на базі поверхневої гравітації».
За словами дослідників, ця температура, як вони і припускали, являє собою цікавий зв'язок між теоріями Хокінга і астрофізика Якоба Бекенштейна. «Примітно, що, хоча їх розрахунки грунтувалися на абсолютно різних ідеях, Хокінг і Бекенштейн прийшли до одного і того ж висновку - температура визначається гравітацією на поверхні чорної діри», - зазначає Штайнхауер. «Ми підтвердили їх прогнози».
Відкриття, зроблене фізиками з Техніона, прояснює природу чорних дір, вимірюючи випромінюється спектр, дуже схожий на спектр звичайних теплих об'єктів. Низький рівень радіації не тільки підтверджує теорію Хокінга, але і може відкрити шлях до подальших досліджень.
За словами Штайнхауера і його команди, їх висновки дозволяють побачити в новому світлі не тільки стан реальних чорних дір, а й так званий «інформаційний парадокс». Згідно з Хокінгом, випромінювання і його тепловий спектр містять дуже мало інформації. Ця ідея лежить в основі інформаційного парадоксу: Яка ж доля інформації, що потрапляє в справжню чорну діру? Зникає вона з всесвіту? І якщо немає, куди вона дівається?
Дослідники виявили, що спектр випромінювання Хокінга дійсно є тепловим. Таким чином, інформаційний парадокс залишається невирішеним і майбутнім дослідникам доведеться шукати відповідь на нього в інших місцях.