гравітаційна хвиля Астрономія щойно подарувала нам ще один великий подарунок: перший Дивиться Одне підтвердження Стівен Хокінгпрогнози про чорні діри.
Аналіз першого виявлення гравітаційних хвиль, зроблений в 2015 році, GW150914, підтвердив теорію регіону Хокінга. Там сказано, що за класичної фізики площа горизонту подій чорної діри може лише зростати – і ніколи не зменшуватися.
Робота дає нам новий інструмент для вивчення цих таємниць та перевірки меж нашого розуміння Всесвіту.
“Цілком можливо, що тут буде зоопарк з різними компактними об’єктами, і хоча одні є чорними дірами, дотримуючись законів Ейнштейна та Хокінга, інші можуть бути дещо іншими чудовиськами”. Астрофізик Максиміліано Ессі сказав: від Інституту астрофізики та космічних досліджень Кавлі Массачусетського технологічного інституту.
“Отже, це не те, що я пройшов цей тест один раз і все закінчено. Я зробив це один раз, і це початок”.
Гокінг вперше запропонував свою теорію в 1971 році. Він передбачив, що площа поверхні горизонту подій чорної діри ніколи не повинна зменшуватися, а лише збільшуватися.
Горизонт подій – це не сама чорна діра, а радіус, при якому швидкість світла у вакуумі недостатня для досягнення швидкості виходу гравітаційного поля, породженого особливістю чорної діри. пропорційна масі чорної діри. Оскільки чорні діри можуть лише набирати масу, під загальна теорія відносності, горизонт подій повинен мати можливість лише зростати.
(Ця модель, що має лише збільшення, також дивним чином схожа на іншу теорему, другий закон Термодинаміка. У ньому сказано, що ентропія – перехід від порядку до хаосу у Всесвіті – може лише збільшуватися. Чорні діри також мають приписану ентропію, і прямо пропорційний до площі поверхні горизонту подій.)
Обчислювально, теорія регіону виконана, але важко підтвердити її з точки зору спостереження – головним чином тому, що чорні діри важко спостерігати безпосередньо, оскільки вони не випромінюють жодного виявленого випромінювання. Але потім ми виявили гравітаційні брижі, що поширюються у просторі-часі в результаті зіткнення двох цих загадкових об’єктів.
Це був GW150914, резюме Блуп Від зіткнення, зафіксованого інтерферометром LIGO, все змінилося. Це було перше пряме відкриття не однієї, а двох чорних дір. Разом вони утворюють більшу чорну діру.
Потім ця чорна діра ледь-ледь загуркотіла, немов дзвін. У 2019 році Ісі та його колеги придумали, як виявити сигнал цього резонансу. Тепер вони його розшифрували і зламали, щоб обчислити масу і спін остаточної чорної діри.
Вони також провели новий аналіз сигналу злиття для розрахунку маси та обертання раніше злитих чорних дір. Оскільки маса та обертання пов’язані з областю горизонту подій, це дозволило їм розрахувати горизонт подій для всіх трьох об’єктів.
Якщо горизонт подій може зменшитися в розмірі, то горизонт подій остаточної об’єднаної чорної діри повинен бути меншим, ніж у двох створених нею чорних дір. Згідно з їхніми підрахунками, менші чорні діри мали загальну площу горизонту подій 235 000 квадратних кілометрів (91 000 квадратних миль). Остаточна чорна діра має площу 367 000 квадратних кілометрів.
“Дані з переважною впевненістю показують, що площа горизонту збільшилася після злиття, і що закон області задовольняється з дуже високою ймовірністю” – сказала Ісса.
“Це було полегшенням, що наш результат узгоджується з моделлю, яку ми очікуємо, і підтверджує наше розуміння цих складних злиттів чорних дір”.
Принаймні в короткостроковій перспективі. За квантової механіки, яка не відповідає класичній фізиці, Гокінг пізніше передбачив, що протягом дуже тривалих періодів часу чорні діри повинні втрачати масу у вигляді випромінювання чорного тіла, яке ми зараз називаємо Випромінювання Хокінга. Тож горизонт подій чорної діри все-таки міг з часом зменшитися.
Очевидно, що це потребуватиме більш пильного вивчення в майбутньому. Тим часом робота Ісі та його команди дала нам новий набір інструментів для перевірки інших спостережень гравітаційних хвиль в надії отримати більше розуміння чорних дір та фізики Всесвіту.
“Обнадіює те, що ми можемо по-новому та інноваційно міркувати про дані гравітаційних хвиль і придумувати запитання, про які ми думали, що не могли раніше”. – сказала Ісса.
“Ми можемо продовжувати отримувати шматочки інформації, які безпосередньо говорять про основи того, що, на наш погляд, ми розуміємо. Одного разу ці дані можуть виявити те, чого ми не очікували”.
Пошук було опубліковано в повідомлення фізичного огляду.
“Професійний вирішувач проблем. Тонко чарівний любитель бекону. Геймер. Завзятий алкогольний ботанік. Музичний трейлер”
