Голямо предсказание на Стивън Хокинг за черните дупки най-накрая беше наблюдавано

Визуализация на GW150914. (SXS)

Гравитационна вълна астрономията току-що ни даде още един невероятен подарък: първият наблюдателен потвърждение на един от Стивън Хоукинг прогнозите на за черни дупки .

Анализ на първото детектиране на гравитационни вълни, направено през 2015 г.,GW150914, потвърди теоремата за площта на Хокинг. В него се посочва, че според класическата физика площта на хоризонта на събитията на a Черна дупка може да расте само по-голям - никога по-малък.

Работата ни дава нов инструмент за изследване на тези мистериозни обекти и тестване на границите на нашето разбиране за Вселената.

„Възможно е да има зоологическа градина от различни компактни обекти и докато някои от тях са черни дупки, които следват законите на Айнщайн и Хокинг, други може да са малко по-различни зверове“, каза астрофизикът Максимилиано Иси от Института Кавли за астрофизика и космически изследвания на MIT.

„Така че не е като да направиш този тест веднъж и да свърши. Правите това веднъж и това е началото.

Хокинг за първи път предлага своята теорема през 1971 г. Тя предвижда, че повърхността на хоризонта на събитията на черна дупка никога не трябва да намалява, а само да се увеличава.

Хоризонтът на събитията не е самата черна дупка, а радиусът, при който дори скоростта на светлината във вакуум е недостатъчна, за да се постигне скорост на бягство от гравитационното поле, генерирано от сингулярността на черната дупка. Тя е пропорционална на масата на черната дупка; тъй като черните дупки могат само да набират маса, под обща теория на относителността , хоризонтът на събитията трябва само да расте.

(Този модел само за увеличаване също е любопитен подобен на друга теория, втория закон на термодинамика . Той гласи, че ентропията - прогресията от ред към безредие във Вселената - може само да нараства. Черните дупки също имат приписана ентропия и тя е правопропорционална към повърхността им на хоризонта на събитията.)

Математически теоремата за площта е проверена, но беше трудно да се потвърди от наблюдения - главно защото черните дупки са изключително трудни за директно наблюдение, тъй като не излъчват откриваема радиация. Но след това открихме гравитационни вълни, разпространяващи се през пространство-времето при сблъсък между два от тези енигматични обекти.

Това беше GW150914 и кратката информация bloop на сблъсъка, записан от интерферометъра LIGO, промени всичко. Това беше първото директно откриване на не една черна дупка, а две. Те се събраха и образуваха една по-голяма черна дупка.

След това тази черна дупка леко звънна като ударена камбана. През 2019 г. Иси и колегите му измислиха как дазасечете сигнала на това позвъняване. Сега те са го декодирали, разграждайки го, за да изчислят масата и въртенето на крайната черна дупка.

Те също извършиха нов анализ на сигнала за сливане, за да изчислят масата и въртенето на двете черни дупки преди сливането. Тъй като масата и въртенето са свързани с площта на хоризонта на събитията, това им позволи да изчислят хоризонтите на събитията и на трите обекта.

Ако хоризонтът на събитията може да се свие по размер, тогава хоризонтът на събитията на последната обединена черна дупка трябва да бъде по-малък от този на двете черни дупки, които са го създали. Според техните изчисления, двете по-малки черни дупки са имали обща площ на хоризонта на събитията от 235 000 квадратни километра (91 000 квадратни мили). Последната черна дупка имаше площ от 367 000 квадратни километра.

„Данните показват с голяма увереност, че площта на хоризонта се е увеличила след сливането и че законът за площта е изпълнен с много висока вероятност“, каза Иси .

„Беше облекчение, че нашият резултат се съгласява с парадигмата, която очакваме, и потвърждава нашето разбиране за тези сложни сливания на черни дупки.“

Поне в краткосрочен план. Според квантовата механика - която не си играе добре с класическата физика - Хокинг по-късно прогнозира, че за много дълги периоди от време черните дупки трябва да загубят маса под формата на вид излъчване на черно тяло, което сега наричаме Радиация на Хокинг . Така че все още е възможно хоризонтът на събитията на черна дупка да намалее като площ в крайна сметка.

Това очевидно ще трябва да се проучи по-отблизо в бъдеще. Междувременно работата на Иси и неговия екип ни даде нов набор от инструменти за изследване на други наблюдения на гравитационните вълни, с надеждата да придобием още повече представа за черните дупки и физиката на Вселената.

„Окуражаващо е, че можем да мислим по нови, креативни начини за данните от гравитационните вълни и да достигнем до въпроси, които смятахме, че не можем преди“, каза Иси .

„Можем да продължим да извличаме части от информация, които говорят директно за стълбовете на това, което смятаме, че разбираме. Един ден тези данни може да разкрият нещо, което не сме очаквали.

Изследването е публикувано в Писма за физически преглед .

За Нас

Публикуването На Независими, Доказани Факти От Доклади За Здравето, Пространството, Природата, Технологиите И Околната Среда.