https://frosthead.com

Sjećanje na Stephena Hawkinga traje u napornim istraživanjima crne rupe

Po mnogočemu pokojni astrofizičar Stephen Hawking nalikovao je onim fenomenima u kojima je toliko svog života proveo konceptualizirajući: crne rupe. Poput crne rupe, Hawking je bio masovna prisutnost koja je sve oko sebe povukla u svoju osobnu orbitu. Tamo gdje crne rupe skupljaju svjetlost, Hawking je sakupljao svjetiljke - njegov krug prijatelja i poznanika intelektualaca bio je jednako energičan i sjajan koliko i oni dolaze, uključujući fizičara i scenarista rođenog u Illinoisu, Leonarda Mlodinowa, nobelovca Caltech Kip Thornea i britanskog astronoma Kinga Reesea.

Pa iako su crne rupe poznate po tome što uništavaju i stiskuju sve što ima nesreće što spada u njihov domet, Hawking je uvijek bio nevjerojatno kreativan. Širio je kolektivnu maštu čovječanstva na način na koji je malo drugih uspjelo, pomažući podjednako znanstvenicima i neznanstvenicima da bolje shvate djelovanje svemira. U jeku njegove smrti, desetina Hawkingovih dugogodišnjih suradnika odstupila je od svakodnevnog vrtloga istraživanja kako bi razmotrila utjecaje koje je on izvršio na njihov život.

Među svojim mnogim suradnjama, Hawking je imao ogroman utjecaj na dosad neviđeni globalni astronomski projekt nazvan Event Horizon Telescope (EHT), čiji je razvoj dijelom vodio Harvard-Smithsonian Center za astrofiziku. Misija EHT-a je varljivo jednostavna: stvoriti sliku ikad crne rupe. Njegova meta, oko četiri milijuna puta veća od našeg Sunca, nalazi se u samom srcu naše galaksije, Mliječnom putu. Misija koja je u tijeku, a koja uključuje veliku mrežu teleskopa čija će opažanja biti sastavljena, obuhvaća na desetine akademskih institucija širom svijeta.

Na udaljenosti od 26 svjetlosnih godina može se činiti čudom da takav objekt uopće možemo otkriti. Ali crne su rupe puno manje mračne i beživotne nego što bi većina ljudi očekivala. "Mislili biste da crna rupa, koja proguta svjetlost, neće biti vidljiva", kaže direktor EHT-a Sheperd Doeleman. "Ali u stvari, toliko plina i prašine pokušava ući u njega da trenjem i grijanjem plin oko crne rupe svijetli s temperaturom stotinama milijardi stupnjeva. Oni se završavaju kao neke od najsjajnijih stvari na nebu. "

Direktor EHT-a Sheperd Doeleman kaže da je Stephen Hawking igrao dvostruku ulogu u oblikovanju projekta. S jedne strane, Hawkingovi tehnički nalazi podsjećaju znanstvenike EHT-a da, bez obzira na njihove pretpostavke o tome kako će izgledati ova crna rupa, oni moraju biti spremni na sve. "Stvarno je pokazao neke seminarske rezultate koji su doveli do našeg razumijevanja da crne rupe mogu emitirati zračenje", kaže Doeleman. "Do tada su to bili odvodi iz svemira koji su bila jednosmjerna vrata. A on je potvrdio matematiku i mišljenje koje stoji iza činjenice da izgleda da mogu ispariti i zračiti svu energiju koju su progutali. Dakle, u tom smislu postaju sasvim različiti objekti. "

U isto vrijeme, makroskopski primjer Hawkinga, čovjeka koji je uspio skupiti teorije sjemena o dinamici crnih rupa iz okvira električnog invalidskog kolica, izvor je duboke inspiracije za EHT tim. „Kad stvari postanu teške“, kaže Doeleman, „mislim na nekoga poput Stephena Hawkinga i mislim da će nastaviti dalje.“ 2016. Hawkings je na Harvardu održao uvodno predavanje Inicijative Black Hole.

Kao što Doeleman napominje, Hawking je možda najpoznatiji po tome što je matematički utvrdio postojanje propuštanja zračenja u crnim rupama - a sada se u njegovu čast naziva „Hawkingovo zračenje”. Izvorno sugerirao Jacob Bekenstein, ali ga je Hawking izradio i konkretizirao u radu iz 1975., ideja da bi kvantni efekti uzrokovani ogromnom gravitacijom crnih rupa zapravo mogli dopustiti da nešto topline istječe bilo mijenjanje igre na terenu.

Crne rupe odavno su trebale biti savršeni potrošači: konsenzusni je stav bio da ono što se događa u crnoj rupi ostaje u crnoj rupi. Hawkingov nalaz da bi crne rupe mogle imati temperaturu i pustiti toplinu da nestane podrazumijevao je da one nisu tako odsječene od svemira kao što smo mislili. Sada znamo da su crne rupe, astronomi vole reći, "zbrkani jedući" koji usisavaju plin i potom izbacuju zračenje.

"Ova ideja crnih rupa koja zrači je smetnja u oklopu", kaže Doeleman. "Kaže da postoji nešto unutar crne rupe što se može očitovati izvan crne rupe."

Prikaz NASA-inog umjetnika kako bi garana zvijezda bila usisana u crnu rupu. Vrući, svjetlosni oreole krhotine vrlo slične ovom bit će meta opažanja tima Horizon Telescope. Prikaz NASA-inog umjetnika kako bi garana zvijezda bila usisana u crnu rupu. Vrući, svjetlosni oreole krhotine vrlo slične ovom bit će meta opažanja tima Horizon Telescope. (Centar za svemirske letove Goddard, NASA)

Kako bi osigurao da će teleskop precizno snimiti ono što vidi, bez obzira koliko su podaci bizarni ili izvan zida, EHT slikarica Katie Bouman vodi intenzivne testove mreže i pripadajućeg softvera. U ovom trenutku, EHT je dokazao svoju pouzdanost u stvaranju vjernih složenih slika (čak i u scenariju simulacije gdje objekt u središtu Mliječnog puta izgleda točno poput Frosty the Snowman-a). Dakle, sve u svemu, tim se osjeća prilično uvjeren u svoju prilagodljivost.

Drugi suradnik EHT-a, Harvard teorijski fizičar, Andrew Strominger, ima osobniju Hawkingovu vezu. Strominger je, još dok je bio student MIT-a, bio jedan od prvih među vršnjacima koji je prepoznao sjaj Hawkingove doktorske teze u Cambridgeu. Prateći Hawkingov rad u godinama koje su uslijedile, Strominger je bio očaran nastojanjima britanskog fizičara da poveže velike učinke gravitacijskog izobličenja u prostornom vremenu s minimalnim strojevima kvantne mehanike - radom koji je lijepo spajao njegova područja interesa.

Prije dugo vremena, on i Hawking surađivali su na teorijama crvotočina. Njih dvoje susreli su se licem u lice gotovo svake godine u posljednja tri desetljeća, skačući oko ideja i surađujući na originalnim istraživanjima. Nedavno su razdvajali takozvanu "No teoremu kose", široko prihvaćenu matematičku formulaciju koja, čini se, implicira da u stvarnom svemiru može postojati samo nekoliko osnovnih tipova crnih rupa, za niz revolucionarnih radova.

Ono što su Hawking i Strominger otkrili i koji su žarko radili na formalizaciji do trenutka prolaska Hawkinga bilo je da je teorem, prema Stromingerovim riječima, "precizan matematički odgovor na pogrešno fizičko pitanje. A ako pažljivo postavite pitanje na pravi način, u stvari postoji beskonačna raznolikost crnih rupa. "Štoviše, kaže da bi se moglo izbjeći da se zloglasni" informativni paradoks "informacija zauvijek izgubi u crnoj rupi ako se oblik crne rupe uzme kao jedinstven odraz informacija koje je konzumirao.

Strominger se s ljubavlju sjeća nedavnog akademskog odmorišta na kojem su on i Hawking „imali vrlo uzbudljive rasprave, koje su trajale do kasno u noć i nastavile se kroz ostatak radionice. Nastavili smo dok on nije preminuo. "Povodom Hawkingove smrti, Strominger je objavio bujno sjećanje na srce, humor i poniznost 76-godišnjaka u časopisu Scientific American, pišući:" Nedostajat će mi zabava gotovo koliko i fizika. Ali teško je reći odakle je jedno počelo, a drugo završilo. "

Doeleman, koji je uvijek smatrao sebe i ostale iz EHT tima kao sljedbenike intelektualnim stopama Stephena Hawkinga, kaže da mu je jedino žao što Hawking nije živio kad EHT nije vidio svoja zapažena opažanja. "Volim misliti da je čekao neke rezultate s EHT-a", kaže Doeleman. "Bilo bi veliko veselje podijeliti ih s njim, i svi smo tužni što nećemo dobiti tu priliku. Ali mi vojnici smo u sjećanju, vrlo bliski. "

I Strominger kaže da je razočaran što Hawking neće doputovati kako bi vidio teleskop Event Horizon i ostali moderni potomci njegovih ideja koje su urodile plodom. Ali srce mu je stalo do činjenice da će Hawking nadahnuti buduće znanstvenike - kako ga je Hawking nadahnuo - za generacije koje dolaze.

"Stephenove strasti za životom i znanošću bile su neodvojive", kaže Strominger. "Uistinu su bile dvije strane iste kovanice. Podsjetio je mnoge da u stvarnosti ima više od sebe. Ono na što se fokusirao bilo je otkrivanje znanstvene istine, što je neopisivo, uzbudljivo putovanje kako bi pokušao razumjeti stvarnost svemira u kojem živimo. "

Sjećanje na Stephena Hawkinga traje u napornim istraživanjima crne rupe