Геній мав рацію. Передбачення Стівена Гокінга про чорні діри нарешті збулося

2 липня 2021, 11:00

Астрономи зі США змогли отримати перше наглядове підтвердження одного з пророцтв Стівена Гокінга про чорні діри.

Аналіз найпершої гравітаційної хвилі, виявленої ще в 2015 році, GW150914, підтвердив теорему Гокінга про площу.

У ній йдеться, що відповідно до класичної фізики область горизонту подій чорної діри може тільки збільшуватися — і ніколи не зменшуватися. Робота дає нам новий інструмент для дослідження цих загадкових об'єктів і перевірки кордонів нашого розуміння Всесвіту.

Відео дня

«Можливо, існує цілий зоопарк, що складається з різних компактних об'єктів, і хоча деякі з них є чорними дірами, які підпадають під дію законів Ейнштейна і Гокінга, інші можуть бути трохи іншими тваринами. Відповідно, тестування проводиться не раз і назавжди. Після першого разу все тільки починається», — сказав астрофізик Максиміліано Ісі з Інституту астрофізики і космічних досліджень Массачусетського технологічного інституту.

Слухайте подкаст на цю тему

Гокінг вперше запропонував свою теорему ще в 1971 році. Вона передбачила, що площа поверхні горизонту подій чорної діри ніколи не має зменшуватися, а тільки збільшуватися.

Горизонт подій — це не сама чорна діра, а радіус, при якому навіть швидкість світла у вакуумі недостатня для досягнення швидкості втечі з гравітаційного поля, створюваного сингулярністю чорної діри. Він пропорційний масі чорної діри; оскільки чорні діри можуть тільки набирати масу, відповідно до загальної теорії відносності горизонт подій має тільки збільшуватися.

Математично теорема площі підтверджується, але її важко підтвердити спостереженнями — переважно тому, що чорні діри надзвичайно важко спостерігати безпосередньо, оскільки вони не випромінюють виявленого випромінювання. Але потім ми виявили гравітаційні брижі, що поширюються в просторі-часі при зіткненні двох із цих загадкових об'єктів.

Це був GW150914, і короткий спалах зіткнення, зареєстрований інтерферометром LIGO, все змінив. Це було перше пряме виявлення не однієї чорної діри, а двох. Вони об'єдналися і утворили одну велику чорну діру.

Якщо теорема Гокінга правильна, тоді площа підсумкової чорної діри не має бути меншою, ніж сума площ двох вихідних чорних дір. Фізики дійшли висновку, що з імовірністю 95 відсотків площа дійсно не зменшилася після злиття.

Це відкриття — перший прямий емпіричний доказ теореми площі Гокінга, яка була доведена британським астрофізиком математично, але досі ніколи не спостерігалася в природі.

Принаймні в короткостроковій перспективі. В рамках квантової механіки, яка не дуже добре поєднується з класичною фізикою, Гокінг пізніше передбачив, що протягом дуже довгого часу чорні діри мають втрачати масу у вигляді випромінювання чорного тіла, яке ми тепер називаємо випромінюванням Гокінга.

Тож усе ще можливо, що горизонт подій чорної діри з часом може зменшитися в площі. Очевидно, що в майбутньому це потребуватиме більш ретельного вивчення. Тим часом робота Ісі та його команди дала нам новий набір інструментів для дослідження інших спостережень гравітаційних хвиль в надії отримати ще більше інформації про чорні діри і фізики Всесвіту.

«Відрадно, що ми можемо по-новому поглянути на дані про гравітаційні хвилі і знайти відповіді на питання, які раніше здавалися нам недоступними. Одного разу ці дані можуть розкрити те, чого ми не очікували », — сказав Ісі.

Раніше НВ писав, що в астрономів з’явилися докази існування надмасивної чорної діри, яка рухається не тільки у Всесвіті, а й в межах своєї галактики.

Дослідники з Гарвард-Смітсонівського центру астрофізики в США виявили цей незвичайний об'єкт в спіральній галактиці J0437 + 2456.

«Ми не очікуємо, що більшість надмасивних чорних дір буде рухатися; вони зазвичай задовольняються тим, що просто сидять без діла», — пояснив астроном Домінік Пеше з Гарвард-Смітсонівського центру астрофізики.

«Вони настільки важкі, що їх складно змусити рухатися. Подумайте, наскільки складніше привести в рух кулю для боулінгу, ніж штовхнути футбольний м’яч — розуміючи, що в цьому випадку кулю для боулінгу“ — це в кілька мільйонів разів більша за масу нашого Сонця. Для цього буде потрібно досить потужний удар », — додав учений.

Приєднуйтесь до нас у соцмережах Facebook, Telegram та Instagram.

Показати ще новини
Радіо НВ
X