我们可能终于有了一种方法去检测黑洞泄漏的霍金辐射

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根据爱因斯坦的广义相对论，黑洞的重力一旦超过了无视点即事件视界，什么都无法逃脱。直到霍金使用量子力学预测量子粒子将缓慢地从黑洞中泄漏出来，我们将其称之为霍金辐射。如果霍金辐射真的存在，那么在黑洞事件视界的外部应该存在量子“模糊”。而这种模糊会产生引力波回波。2017年两颗中子星相撞产生的引力波可能会证实霍金对黑洞的理论。

（亚历山大·格涅兹迪洛夫光彩画/盖蒂）

两个中子星在2017年时发生史诗级的碰撞，这是不断给予我们的科学礼物。但他们合并时，引力波在宇宙中扩散开来。现在这个事件的反响可以证实一个有着数十年历史的黑洞假说。研究引力波数据的天文学家认为他们有找到回声存在的证据—一些只能存在于霍金辐射所产生的“量子模糊”的回声。

2017年8月天文学家观察到的两个中子星合并。图源：aasnova

加拿大滑铁卢大学的天文学家兼物理学家尼亚耶夫·阿夫索迪表示：“根据爱因斯坦的广义相对论，黑洞的引力一旦超过一个不可返回的点，事件视界便无法逃脱。

“这是根据科学家的长期了解所知，直到史蒂芬·霍金使用量子力学预测到量子粒子会缓慢地从黑洞泄出，我们现在将其称为霍金辐射。”

天鹅座X-1黑洞，它是在一颗大恒星塌陷时形成的。这个黑洞从它旁边的蓝星上吸引物质。 图源：NASA

黑洞最著名的属性就是有极强的引力。它如此强烈，以至于在广义相对论之下，一旦有东西偏离比事件视野更近的位置去，任何事物都无法达到可以逃离的速度。甚至宇宙中最快的事物电磁辐射，都无法逃脱。

质量如何弯曲空间，引力波对宇宙的影响。 图源：NASA

但量子力学可以解释广义相对论无法解释的宇宙细节。根据霍金在1974年提出的想法，当你加入量子力学时黑洞会发出某些东西。这是电磁辐射的理论形态，称作霍金辐射。

这个理论下发射会出现类似被加热物体的光谱，遵循黑体辐射的规则，只有在这种情况，它才是黑洞的超重质量而导致发射超低能波。

这种辐射的存在意味着黑洞在缓慢蒸发从而解决黑洞信息悖论。但是，就算是引力波在几年前勉强出现，它还是过于微弱，无法探测到。

物理学家从黑洞的光学类似物激发霍金辐射 图源： physicsworld

实验室制造的黑洞类似物已经明确暗示霍金辐射是真实的。但引力波可能会改变这种情况。因为如果霍金辐射是真实的，黑洞周围空间区域的边界将会存在量子模糊，而这种模糊会产生引力波回波。

阿夫索迪说：“科学家可以实验确认是否有任何物质逃逸出黑洞直到发现引力波，。”

“如果霍金辐射引起的量子模糊确实存在于黑洞周围，引力波可能会使其反弹，这将会在主要引力波碰撞后产生较小的引力波信号，类似于重复回波。”

这就是阿夫索迪和他的同事，德国马克斯·普朗克重力物理研究所的宇宙学家贾赫德·阿贝迪所认为他们可以在重力数据中所检测到的东西。他们说，他们得到的结果与发射霍金辐射的模糊黑洞模型所预测的模拟回波所匹配。

但是还有一些说明。例如，去年对从GW 150914得到的引力波数据进行分析（第一个引力波测试），并没有发现霍金辐射存在的证据。

此外，在去年另一项研究对迄今为止收集到的所有引力波信号经行了协调分析，去寻找引力波以及霍金辐射存在的证据。发现回声是“没有统计学意义的证据”。

引力波*是爱因斯坦的广义相对论所预测的概念。广义相对论指出，质量会同时扭曲空间和时间，就像沉重的保龄球会使蹦床变形一样。图源：physics.org

实际上，我们的仪器可能不够灵敏，无法检测霍金辐射。而且阿夫索迪承认团队检测到的信号可能是指数据中的噪音。

寻找霍金辐射的方法将会是在其他的引力波数据中寻找相似的信号。

阿夫索迪说：“现在的科学家知道我们在寻找着什么，我们可以寻找更多的样本，然后对这些信号进行更加精确的确认。

“这样的确认将会是第一个对时空量子结构的研究。”

这篇研究已经发表在了《宇宙学和天体物理学》杂志上

作者： someone searching

FY:AuroraLi

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