“Az eseményhorizont a határ aközött, ami a mi univerzumunkban van, és ami már nem a mi univerzumunkban van. Például ez az a horizont, ami elválaszt minket az észrevehetetlen galaxisoktól, amelyek fénysebességgel húzódnak vissza az ‘univerzum szélén’. Emellett a fekete lyuk eseményhorizontja az, ami elválaszt minket attól a régiótól, ahonnan a fény (vagy bármi más) nem tud szabadulni.

Csakugyan, a fekete lyuk nagyságát és az univerzum nagyságát az eseményhorizont határozza meg.”

- magyarázta a kozmosz különös jelenségét Neil deGrasse Tyson, amerikai asztrofizikus a Universe Down to Earth című könyvében.

Az eseményhorizont létezését a kutatók régen megjósolták, de az első pillantást csak 2019-ben vethettük rá, mikor publikálták az Event Horizon Telescope (ETH) képét, ami az M87* jelű fekete lyukat örökítette meg a Messier 87 galaxis közepén. A történelmi jelentőségű képen a fekete lyuk “árnyéka” látható, és a fényes gyűrű körülötte, amit a forró, közel fénysebességgel keringő plazma sugárzása hoz létre a fekete lyuk körül. Az árnyékot a fény gravitációs elhajlása és az eseményhorizont általi befogása hozza létre az ETH sajtóközleménye szerint.

“A fekete lyuk árnyéka áll a legközelebb ahhoz, hogy képet készítsünk magáról a fekete lyukról, egy tökéletesen sötét objektumról, ahonnan a fény nem tud kiszökni.”

- írja az ETH - “A fekete lyuk határa - az eseményhorizont, amiről az ETH a nevét kapta - 2,5-szer kisebb, mint az általa vetett árnyék, és kicsivel kevesebb mint 40 milliárd kilométerre nyúlik ki keresztben.”

Az eseményhorizont rejtélyes jelenségét még a legjobb felbontású teleszkópos rendszerekkel is nehéz tanulmányozni, de a kutatók találtak rá módot, hogy azokat a feltételezett egzotikus kvantumeseményeket, amelyek az eseményhorizont környékén zajlanak az elméletek szerint, megjelenítsék laboratóriumi körülmények között. A francia és amerikai fizikusok persze nem valódi fekete lyukat vagy eseményhorizontot állítottak elő a laborban, hanem csak annak analógját, de ezzel a szimulációval is közelebb jutottak a megjósolt jelenségek alaposabb megismeréséhez.

A kutatók két tükör közé félvezető réteget helyeztek, majd lézersugárral bombázták a rendszert. Ennek hatására a lézernyaláb fotonjai párokat alkottak a félvezetők elektronlyukaival, és polaritonokat hoztak létre. A polaritonok, az Amerikai Fizikai Társaság leírása szerint együttesen úgy viselkedtek, mintha egyfajta fényből álló folyadékot alkottak volna, ami a félvezetőkben folyt. A lézer módosításával sikerült egy olyan határt (horizontot) létrehozni, ahol a “folyadék” mozgása jelentősen felgyorsult, és a hangsebességnél lassabb tempóból szuperszonikusra váltott. Azok a hanghullámok, amelyek a folyadékban képződtek, nem tudtak kiszabadulni a mesterséges horizont korlátai közül, ugyanúgy, ahogyan semmi - még a fény sem - szabadulhat a fekete lyukak eseményhorizontjából.

“A fekete lyukak esetében a kvantumfluktuációk az eseményhorizonton belül részecskepárokat alkotnak, amelyekben az egyik részecskének negatív, a másiknak pozitív az energiája.”

- magyarázza az APS Physics - “Az előbbi a fekete lyukba zuhan, míg a másikat kisugározza, és a folyamat miatt a fekete lyuk folyamatosan veszít a tömegéből.” A polaritonokból álló folyadékban ehhez hasonló folyamat zajlik le, csak részecskék helyett hanghullámokkal.

A Hawking-sugárzás szimulációja a kutatók szerint segít a kvantumtérelmélet teóriáinak vizsgálatában, és a jövőben ebből kiindulva még több lehetőség nyílik a különleges jelenségek megértésére a kvantumoptikai technikák alkalmazásával.

(Fotó: ETH, ESO, ESA/Hubble, M. Kornmesser)

Ahol az idő megáll, és ahonnan semmi sem szabadul - a rejtelmes eseményhorizont Öt kutató magyarázza el a kozmosz egyik legkülönösebb jelenségének rejtélyeit.