Зіткнення чорних дір підтвердило передбачення Ейнштейна та Гокінга

Джерело: CNN

Астрономи зафіксували зіткнення двох чорних дір із безпрецедентною точністю, що дало змогу підтвердити прогнози Альберта Ейнштейна та Стівена Гокінга й відкрило нове розуміння природи простору-часу.

Подія, названа GW250114, була виявлена в січні завдяки роботі лазерної інтерферометричної гравітаційно-хвильової обсерваторії (LIGO) – двох ідентичних приладів у Луїзіані та Вашингтоні. Вони зафіксували гравітаційні хвилі – крихітні коливання простору-часу, що виникли після злиття двох масивних чорних дір.

Гравітаційні хвилі передбачив Ейнштейн ще у 1915 році, але вважав їх занадто слабкими для виявлення. У 2015 році LIGO вперше зафіксував такі хвилі, що принесло Нобелівську премію науковцям, які створили цей “телескоп чорних дір”.

Нові дані засвідчили, що об’єкти мали масу у 30-35 разів більшу за масу Сонця та оберталися повільно. Після злиття утворилася чорна діра, яка була приблизно у 63 рази масивніша за Сонце й оберталася зі швидкістю 100 разів на секунду.

– Тепер, завдяки удосконаленим інструментам, ми можемо набагато чіткіше бачити процес зближення та злиття чорних дір, – пояснив керівник дослідження, астрофізик Колумбійського університету Максиміліано Ісі. – Це дає нам новий погляд на динаміку простору та часу.

Теорема Керра та “дзвін” чорної діри

Унікальна особливість таких злиттів – гравітаційний “дзвін” чорної діри після удару, подібний до вібрації дзвону. Нові спостереження вперше дозволили чітко зафіксувати одразу два тони цього сигналу, що дало можливість перевірити передбачення новозеландського математика Роя Керра: чорні діри описуються лише двома параметрами – масою та швидкістю обертання.

– Це фундаментально для розуміння простору й часу. Ми вперше бачимо настільки переконливе підтвердження, що чорні діри мають бути “безликими”, – зазначив Ісі.

Теорема Гокінга про площу поверхні

Друге передбачення, підтверджене GW250114, належить Стівену Гокінгу. У 1971 році він заявив, що площа поверхні чорної діри після злиття ніколи не зменшується, а може лише зростати.

Завдяки новому сигналу дослідники змогли порівняти площу початкових чорних дір та остаточного об’єкта, підтвердивши правильність цієї теореми.

Кіп Торн, нобелівський лауреат і один із творців LIGO, зазначив, що якби Гокінг був живий, він би із задоволенням побачив підтвердження своєї ідеї.

Новий рівень точності

З моменту запуску LIGO вчені зафіксували понад 300 злиттів чорних дір. Однак сучасні удосконалення лазерів та дзеркал зробили останнє спостереження більш ніж утричі точнішим, ніж перше десятирічної давності.

Ця ясність дозволила не лише підтвердити фундаментальні теорії, а й закласти основу для подальших досліджень. Науковці очікують, що майбутні спостереження ще точніше перевірятимуть закони гравітації та допоможуть поєднати загальну теорію відносності з квантовою механікою.

– LIGO створив нову галузь астрономії й революціонізував наше уявлення про чорні діри, – підсумував Ісі.

• Марсохід NASA Perseverance виявив у висохлому руслі річки каміння, яке може містити ознаки мікроскопічного життя, що існувало на Марсі мільярди років тому.

• #космос,
• астрономія,
• вчені,
• чорна діра,
• чорні діри