Godine 1974. Stiven Hoking je slavno tvrdio da crne rupe treba da emituju čestice kao i da ih apsorbuju. Ovo takozvano „Hokingovo zračenje“ još uvek nije primećeno, ali je sada istraživačka grupa iz Evrope otkrila da bi Hokingovo zračenje trebalo da se posmatra pomoću postojećih teleskopa koji su sposobni da detektuju čestice svetlosti veoma visoke energije.
Kada se dve masivne crne rupe sudare i spajaju, ili neutronska zvezda i crna rupa to učine, one emituju gravitacione talase, talase u tkivu prostor-vremena koji putuju napolje. Neki od ovih talasa zapljuskuju Zemlju milione ili milijarde godina kasnije. Ove talase je predvidio Ajnštajn 1916. godine, a prvi su ih direktno primetili LIGO detektori 2016. Na desetine gravitacionih talasa od spajanja crnih rupa otkriveno je od .
Ova spajanja takođe emituju određeni broj „zalogaja crne rupe“, manjih crnih rupa sa masama reda asteroida, stvorenih u rezultujućem izuzetno jakom gravitacionom polju oko spajanja usled takozvanih „nelinearnih“ efekata velike brzine uopšte relativnosti. Ove nelinearnosti nastaju zbog inherentno složenih rešenja Ajnštajnovih jednačina, kao što su izobličeni prostor-vreme i masa povratne informacije jedna o drugoj i obe reaguju i stvaraju novo prostor-vreme i mase.
Ova složenost takođe generiše rafale gama zraka izuzetno energetskih fotona. Ovi rafali imaju slične karakteristike, sa vremenskim kašnjenjem od spajanja reda njihovog vremena isparavanja. Zalogaj mase od 20 kilotona ima životni vek isparavanja od 16 godina, ali ovaj broj može drastično da se promeni pošto je vreme isparavanja proporcionalno masi zalogaja na kockice.
Teži zalogaji će u početku obezbediti stabilan signal rafala gama zraka, koji karakteriše smanjena energija čestica, proporcionalna Hokingovoj temperaturi. Hokingova temperatura je obrnuto proporcionalna masi crne rupe.
Istraživački tim je pokazao, kroz numeričke proračune koristeći javni kod otvorenog koda nazvan BlackHavk koji izračunava Hokingove spektre isparavanja za bilo koju distribuciju crnih rupa, da Hokingovo zračenje iz zalogaja crne rupe stvara rafale gama zraka koje imaju karakterističan otisak prsta. Rad je objavljen na arXiv preprint serveru.
Otkrivanje takvih događaja, koji imaju više signala — gravitacioni talasi, elektromagnetno zračenje, neutrina emisije — se u astrofizičkoj zajednici naziva astronomijom sa više glasnika i deo je programa posmatranja na detektorima gravitacionih talasa LIGO u SAD, VIRGO u Italiji i, u Japan, teleskop gravitacionih talasa KAGRA.
Vidljivi signali isparavanja crne rupe uvek uključuju fotone iznad TeV opsega (trilion elektron volti, oko 0,2 mikrodžula; na primer, CERN-ov veliki hadronski kolajder u Evropi, najveći akcelerator čestica na planeti, sudara protone direktno sa ukupnim energija od 13,6 TeV). Ovo pruža „zlatnu priliku“, piše grupa, za takozvane atmosferske Čerenkovske teleskope visoke energije da otkriju ovo Hokingovo zračenje.
Ovi Čerenkovljevi teleskopi su antenske antene na zemlji koje mogu detektovati veoma energične fotone (gama zrake) u energetskom opsegu od 50 GeV (milijardi elektron volti) do 50 TeV. Ove antene to postižu tako što detektuju bljeskove Čerenkovljevog zračenja koji se proizvode dok gama zraci kaskadno prolaze kroz Zemljinu atmosferu, putujući brže od obične talasne brzine svetlosti u vazduhu.
Podsetimo se da svetlost putuje nešto sporije u vazduhu nego u vakuumu, jer vazduh ima indeks prelamanja nešto veći od jedan. Hokingovo zračenje gama zraka koje kaskadno pada kroz atmosferu premašuje ovu sporiju vrednost, stvarajući Čerenkovljevo zračenje (koji se takođe naziva kočiono zračenje – Bremsstrahlung na nemačkom). Plavo svetlo koje se vidi u bazenima vode koji okružuju reakcione šipke u nuklearnom reaktoru je primer Čerenkovljevog zračenja.
Sada postoje četiri teleskopa koji mogu da otkriju ove kaskade Čerenkovljevog zračenja — visokoenergetski stereoskopski sistem (HESS) u Namibiji, glavni atmosferski gama teleskopi Čerenkov (MAGIC) na jednom od Kanarskih ostrva, prvi čerenkovski teleskop G-APD ( ČINjENICA), takođe na ostrvu La Palma u Kanarskom arhipelagu, i sistem teleskopa sa veoma energičnom radijacijom (VERITAS) u Arizoni. Iako svaki koristi različitu tehnologiju, svi oni mogu da otkriju Čerenkov fotone u energetskom opsegu GeV-TeV.
Detekcija takvog Hokingovog zračenja bi takođe bacila svetlo (hem…) na proizvodnju zalogaja crne rupe, kao i na proizvodnju čestica pri energijama većim od onih koje se mogu postići na Zemlji, i moglo bi da nosi znake nove fizike kao što su supersimetrija, dodatne dimenzije ili postojanje kompozitnih čestica zasnovanih na jakoj sili.
„Bilo je iznenađenje otkriti da zalogaji crne rupe mogu zračiti iznad mogućnosti detekcije trenutnih visokoenergetskih Čerenkovskih teleskopa na Zemlji“, rekao je Đakomo Kačapalja, vodeći autor sa Univerziteta u Lionu Klod Bernard 1 u Lionu, Francuska. Napominjući da bi direktno otkrivanje Hokingovog zračenja iz zalogaja crnih rupa bio prvi dokaz kvantnog ponašanja crnih rupa, on je rekao da „ako se posmatra predloženi signal, moraćemo da dovedemo u pitanje trenutno znanje o prirodi crnih rupa“ i zalogaj proizvodnje.
Cacciapaglia je rekao da planiraju da kontaktiraju kolege iz eksperimentalnih grupa, a zatim da koriste prikupljene podatke za traženje Hokingovog zračenja koje predlažu.
