Загадочное слияние двух черных дыр может подтвердить величайшее предсказание Стивена Хокинга

Проблема в том, что доказать существования подобного излучения достаточно сложно, ведь зафиксировать его при помощи существующих технологий практически невозможно — черные дыры считаются слишком массивными и холодными, чтобы мы могли зафиксировать хотя бы какое-то излучение вокруг них.

Однако международная команда ученых в своем новом исследовании утверждает, что сумела зафиксировать признаки излучения Хокинга. Для этого они проанализировали одно из самых мощных слияний черных дыр, зафиксированное нашими детекторами.

В 2019 году обсерватории LIGO в США и Virgo в Италии, которые занимаются обнаружением гравитационных волн — ряби в пространстве-времени, которые возникают вследствие мощнейших космических событий — зафиксировали сигнал GW190521. Это было столкновение двух черных дыр масса которых в 66 и 85 раз превышала массу Солнца. В результате этого столкновения появилась новая черная дыра — теперь уже массой в 142 Солнца. Она стала одной из первых черных дыр промежуточной массы, которые сумели обнаружить ученые — охота за этими объектами велась уже несколько десятилетий.

Если подходить к физике черных дыр исключительно с точки зрения общей теории относительности Эйнштейна (ОТО), то горизонт событий — невидимая граница черных дыр — не должен был выпустить ни единого намека на столкновение, «втянув» в себя все следы мощнейшим гравитационным притяжением.

Однако большинство ученых уверены, что черные дыры — уникальные объекты, физика которых не поддается существующим на сегодняшний день объяснениям. Где-то внутри них существует сингулярность — центральная точка черной дыры, в которой теория относительности пересекается с квантовой механикой. Именно эта «новая физика» приводит к появлению гравитационных волн, которые распространяются по Вселенной со скоростью света.

Хокинг предсказал, что черные дыры могут не только затягивать окружающую материю, но и постепенно излучать свою — просто мы не можем ее обнаружить из-за слишком малых размеров. На квантовом уровне влияние гравитации не имеет никакого значения, а значит, элементарные частицы, которые существуют возле горизонта событий, могут не только упасть в черную дыру, но и улететь прочь от нее, разгоняемые гравитационными волнами.

Исследователи утверждают, что сумели обнаружить излучение Хокинга, проанализировав сигнал GW190521. Они использовали два подхода, чтобы провести анализ данных: первый обращался исключительно к общей теории относительности; второй включал в себя появление излучения Хокинга. Проанализировав результаты, ученые пришли к выводу, что вторая модель реалистичнее в семь раз.

Статистический анализ показал, что предполагаемый сигнал — это обычный фоновый шум с вероятностью в 0,5%. Вероятность достаточно низкая, однако недостаточная для того, чтобы с уверенностью заявлять об обнаружении излучения Хокинга. Джахед Абеди из Университета Ставангера, один из авторов исследования, признает, что обнаруженный ими сигнал сложно назвать полностью убедительным, однако это лучшее, на что способны современные детекторы.

Совсем недавно ученые, работающие с Ligo, Virgo и японским детектором KAGRA опубликовали свой анализ гравитационных волн. Они изучили 15 событий, среди которых был и сигнал GW190521, однако не нашли никаких отклонений или необычных следов, которые указали бы на наличие какого-либо излучения.

«Было бы интересно зафиксировать какие-либо отклонения от общей теории относительности, но похоже, что пока что у нас нет убедительных доказательств их существования. На сегодняшний день теория Эйнштейна прошла все проверки. Она невероятно эффективна и точна», — говорит Дэниел Хольц, астрофизик, работавший с детектором LIGO.

Однако ученые не отчаиваются. Они уверены, что в следующем десятилетии, когда к работе приступят более мощные детекторы, мы сумеем по-другому взглянуть на черные дыры, а излучение Хокинга станет тем самым мостом к квантовым свойствам черных дыр, которые другим путем обнаружить было бы еще сложнее.