מגזין הטכניון | קיץ 2021

אסטרופיזיקה 26 ס טיבן הוקינג חזה כי חור שחור - עצם שמימי בעל כבידה כה חזקה שדבר לא יכול להימלט מאחיזתו - פולט קרינה בדומה לעצם חם (“קרינת גוף שחור”, קרינה קבועה הנפלטת כתלות בטמפרטורת הגוף בלבד), בדומה לכוכבים. אי לכך, חורים שחורים לא רק יפלטו קרינה, אלא ש”קרינת הוקינג” זו תהיה קבועה לאורך זמן, בדומה לקרינה מגוף שחור. הטמפרטורה של קרינת הוקינג נקבעת לפי הכבידה על פני השטח - ככל שהיא גדולה יותר, כך הטמפרטורה גבוהה יותר. אף שתחזיותיו של הוקינג בקרוב יחגגו יובל שנים, קרינת הוקינג טרם נמדדה בחורים שחורים רגילים (שמימיים) מכיוון שהטמפרטורה צפויה להיות נמוכה מדי, בסקאלת ננו-קלווין ומטה. קבוצתהמחקרשלפרופ’ ג’ףסטיינהאורמהפקולטה 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 השנה בכתב העת הראתה קבוצת המחקר שקרינת Nature Physics הוקינג קבועה (סטציונרית) אכן נפלטה מהחור חזרות של 97,000 השחור האקוסטי. הם מדדו ימים של מדידה רציפה, 124- הניסוי שהן שוות ערך ל וצפו בקרינת הוקינג ספונטנית בשישה זמנים שונים לאחר היווצרות החור השחור האקוסטי, וכן וידאו כי הטמפרטורה והעוצמה של הקרינה נותרו קבועות לאורך זמן. יתרה מזו, 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. לדברי פרופ’ עמוס אורי, פרופסור בפקולטה לפיזיקה בטכניון ומומחה ביחסות כללית וחורים שחורים, “התוצאות הניסיוניות של פרופ’ סטיינהאור הן בעלות חשיבות גדולה ועניין רב. הוא 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.” פרופ’ אורי מוסיף כי “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.” פרופ’ ג’ף סטיינהאור https://www.nature.com/articles/s41567-020-01076-0 למאמר: