Z uogólnionej drugiej zasady termodynamiki wynika, że entropia promieniowania Hawkinga emitowanego przez czarną dziurę, zgodnie z przewidywaniami teorii kwantowej, kompensuje z nawiązką spadek entropii czarnej dziury. Zgodnie z tą samą zasadą entropia czarnej dziury nigdy się nie zmniejszy, co zapobiega wystąpieniu sprzeczności między ogólną teorią względności a fizyką kwantową.

Chociaż podstawy teoretyczne są dobrze zdefiniowane, promieniowanie czarnych dziur nadal jest słabo zbadane, co wyjaśnia dr Silke Weinfurtner, pracownik naukowy Uniwersytetu w Nottingham: „Z jednej strony rozwijamy zasady godzące ze sobą ogólną teorię względności i fizykę kwantową, z drugiej zaś – posiadamy bardzo mało danych obserwacyjnych, ponieważ temperatura Hawkinga jest tak niska, że jej oddziaływanie – na co skazują wszystkie współczesne badania czarnych dziur – jest niemal niezauważalne. Im mniejsza czarna dziura, tym wyższa jej temperatura, niestety jednak czarne dziury znajdujące się w znanym nam wszechświecie są ogromne”.

I tu na scenę wkraczają analogiczne modele grawitacji. Korzystając z tego innowacyjnego podejścia, udało się wykazać, że promieniowanie Hawkinga, superradiacja i kosmologiczna produkcja cząstek to procesy uniwersalne, które – mimo iż nie występują w układach astrofizycznych – można zaobserwować w wielu innych układach, takich jak płyny, superpłyny czy układy optyczne.

„Ta analogia nie jest doskonała, ale fakt, iż procesy te są obecne w szerokiej grupie układów, dowodzi ich odporności na zmiany zależne od układu. Przykładowo, gdyby czasoprzestrzeń była z zasady dyskretna, musielibyśmy się zastanowić, czy promieniowanie Hawkinga będzie bazować na tej dyskretności. W układach analogicznych istnieje pewna podstawowa dyskretność (np. przepływ płynu to ruch poszczególnych molekuł wody), a mimo to występuje w nich również efekt Hawkinga” – mówi dr Weinfurtner.

Odporność procesu superradiacji przekroczyła wszelkie oczekiwania badaczy, wymagając jedynie obiektu wirującego wystarczająco szybko i jednocześnie zdolnego do pochłonięcia niewielkiej ilości energii. A ponieważ czarne dziury bez wątpienia wirują i pochłaniają materię znajdującą się w ich otoczeniu, dr Weinfurtner jest pewna, że opisany wyżej mechanizm może doprowadzić do spowolnienia ich prędkości obrotowej.

Jednak ekstrapolowanie tej hipotezy na obiekty astrofizyczne nie jest tak proste, jak się wydaje. Istnieje pewna analogia między użytymi w projekcie teoretycznymi modelami opisującymi wpływ niewielkich fluktuacji na czarne dziury, jednak nie można ich traktować jako modeli w pełni analogicznych do czarnych dziur. „Możemy testować naszą hipotezę teoretyczną, ale nie w przypadku, kiedy hipoteza ta musi opisywać rzeczywistość. Mimo to nasze badania z pewnością pozwoliły lepiej zrozumieć zjawiska promieniowania Hawkinga i superradiacji (nazywanej również procesem Penrose'a), jak również trudności związane z wykrywaniem ich nawet w kontrolowanym środowisku laboratoryjnym” – podsumowuje dr Weinfurtner.

Obecnie, po zakończeniu projektu FDTOQG (From fluid dynamics to quantum gravity), zespół chce sprawdzić, jak na ich odkrycia zareaguje społeczność naukowa. Planuje także przeprowadzić kolejne doświadczenia w zakresie detekcji superradiacji z wykorzystaniem innych układów.