Undele gravitaționale ne-ar putea ajuta să înţelegem mai bine găurile negre, anume dacă acestea au un orizont al evenimentelor de nepătruns sau, dacă datorită efectelor cuantice, situația este mult mai complicată, așa cum credea Hawking atunci când a descoperit, cel puțin din punct de vedere teoretic, radiaţia care-i poartă numele.
Găurile negre sunt obiecte misterioase, din care nici lumina nu poate ieși. În Univers există un număr încă necunoscut de găuri negre, tocmai datorită faptului că acestea nu emit semnale pe care să le putem măsura, rămânând invizibile.
Recent însă a fost măsurat un semnal indirect provenit de la un sistem binar, în care cele două găuri negre care îl compun și care se rotesc în jurul centrului de masă comun, s-au unit formând o gaură neagră mare. Acest proces are loc cu emisie de unde gravitaționale, adică oscilații ale structurii spațio-temporale ale Universului, care au fost prezise de teoria relativității generale a lui Einstein și măsurate recent de antenele gravitaționale LIGO (în SUA) și VIRGO (în Italia).
Unde gravitaționale sunt emise și în urma contopirii stelelor de neutroni, proces care de asemenea a fost măsurat de LIGO și VIRGO; se crede că în urma unirii stelelor de neutroni ia naştere o gaură neagră.
Ei bine, doi cercetători, Jahed Abedi și Niayesh Afshordi, au efectuat un studiu asupra undelor gravitaționale ce ar putea să ne ajute să înțelegem cum arată orizontul evenimentelor – acea „graniță” între exteriorul și interiorul găurilor negre – și dacă efectele cuantice sunt relevante. Rezultatele studiului au fost publicate recent în Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.
Cei doi cercetători au studiat ecoul undelor gravitaționale, cu scopul de a descoperi semnale în acest ecou legate de fenomenele cuantice prevăzute de Stephen Hawking. Practic, ei au studiat modul în care se comportă undele gravitaționale generate de unirea a două stele de neutroni din care ar lua naştere o gaură neagră. Undele gravitaționale formate în acest proces pot fi afectate de structura găurilor negre. Dacă ar exista procese cuantice precum cele prevăzute de Hawking la nivelul orizontului evenimentelor, acestea și-ar pune amprenta asupra ecoului undelor gravitaționale care ar fi reflectate la nivelul orizontului evenimentelor.
Reamintim că procesele cuantice care ar avea loc la nivelul orizontului evenimentelor ar da naştere radiației lui Hawking: o radiație care extrage energie din gaura neagră și în timp – mai mult sau mai puțin îndelungat, depinzând de masa găurii negre – ar duce la evaporarea acesteia. O gaură neagră foarte mică, precum una primordială care a luat naștere imediat după Big Bang, ar putea să se fi evaporat deja, în timp ce găurile negre foarte mari au timpi de evaporare de multe miliarde de ani (în plus, consumând materie și energie, în loc să se evaporeze acestea cresc în continuare).
Fenomenul cuantic prevăzut de Hawking a fost verificat în laborator, însă pe modele mecanice, de exemplu apă cu unde sonore; nimeni până în prezent nu a reușit să măsoare în mod direct radiația lui Hawking.
În articolul lor, Afshordi și Abedi au prezentat primele rezultate din analiza datelor obţinute studiind ecoul undelor gravitaționale: s-ar părea că într-adevăr la nivelul orizontului evenimentelor ar putea exista fenomene cuantice care să confirme ideea lui Hawking. În același timp, există posibilitatea ca rezultatele analizate să fie afectate de erori de măsurătoare, motiv pentru care este necesară măsurarea mai multor procese de acest gen, adică a unirii unor stele de neutroni în găuri negre cu produ-cerea de unde gravitaționale care să aibă un ecou bine măsurat.
În următorii ani LIGO si VIRGO vor măsura multe astfel de procese și vor studia cu atenţie ecoul undelor gravitaționale pentru a descoperi eventuale indicii ale fenomenelor cuantice care ar avea loc la granița găurilor negre: acolo unde lumea se divide între un Univers ce există în afara găurilor negre și cel din interiorul acestora care, la ora actuală, nimeni nu știe cum arată.
