Fyzici vytvořili v laboratoři napodobeninu černé díry z laserových pulzů a pozorovali jev, který připomíná její postupné vypařování. Experiment ukázal analog Hawkingova záření i jeho zpětné působení, tedy mechanismus, při němž systém ztrácí energii. Výsledek může pomoct lépe pochopit, co se děje u skutečných černých děr.
Černé díry patří k nejextrémnějším objektům ve vesmíru. Jsou tak husté, že za určitou hranicí už z nich neunikne nic, ani světlo. Tato hranice se nazývá horizont událostí. Právě v jeho blízkosti by podle teorie mělo vznikat takzvané Hawkingovo záření.
S touto myšlenkou přišel Stephen Hawking v roce 1974. Podle ní by černé díry neměly být úplně černé, ale měly by velmi pomalu ztrácet energii ve formě tepelného záření. Problém je v tom, že skutečné Hawkingovo záření je zřejmě tak slabé, že ho u vesmírných černých děr zatím nelze přímo pozorovat.
Vědci proto používají laboratorní analogy. Nejde o skutečné černé díry, ale o systémy, které se chovají podle podobných fyzikálních pravidel. V novém experimentu tým vedený Lorenzem Procopiem z Paderbornské univerzity využil ultrarychlé laserové pulzy procházející speciálně upraveným optickým vláknem.
Jeden pulz změnil optické vlastnosti vlákna tak, aby pro druhý pulz vznikla obdoba horizontu událostí. Podobné uspořádání už dříve umožnilo napodobit samotné Hawkingovo záření. Tentokrát se ale vědci zaměřili na jemnější efekt: drobnou ztrátu energie v systému, který záření vytvořil.
Tento jev se označuje jako zpětné působení. Zjednodušeně připomíná situaci, kdy člověk na bruslích odstrčí druhého. Jeden se rozjede dopředu, ale druhý se zároveň pohne opačným směrem. U analogu černé díry jde o podobnou odezvu: pokud záření odnáší energii, systém ji musí ztratit.
Výsledek vědce překvapil. Místo složité řady optických interakcí se ukázal jednodušší a přímější proces, který vysvětluje jak vznik analogového Hawkingova záření, tak jeho zpětné působení. „Možná astrofyzikální černé díry září procesem stejně jednoduchým a přímým jako ten náš,“ napsali vědci.
Skutečné černé díry bude tímto způsobem zkoumat velmi obtížné ještě dlouho. Pokud se ale stejný mechanismus objeví i v dalších laboratorních napodobeninách, může to posílit představu, že fyzici zachytili něco podstatného o Hawkingově záření. Studie vyšla v časopise Nature.
