2 июля, 11:00
Визуализация объекта GW150914 (Фото: SXS)
Астрономы из США смогли получить первое наблюдательное подтверждение одного из предсказаний Стивена Хокинга о черных дырах.
Анализ самой первой гравитационной волны, обнаруженной еще в 2015 году, GW150914, подтвердил теорему Хокинга о площади.
В ней говорится, что в соответствии с классической физикой область горизонта событий черной дыры может только увеличиваться — и никогда не уменьшаться. Работа дает нам новый инструмент для исследования этих загадочных объектов и проверки границ нашего понимания Вселенной.
«Возможно, существует целый зоопарк, состоящий из разных компактных объектов, и хотя некоторые из них являются черными дырами, которые подчиняются законам Эйнштейна и Хокинга, другие могут быть немного другими животными. Таким образом, тестирование проводится не раз и навсегда. После первого раза все только начинается», — сказал астрофизик Максимилиано Иси из Института астрофизики и космических исследований Массачусетского технологического института.
Хокинг впервые предложил свою теорему еще в 1971 году. Она предсказала, что площадь поверхности горизонта событий черной дыры никогда не должна уменьшаться, а только увеличиваться.
Горизонт событий — это не сама черная дыра, а радиус, при котором даже скорость света в вакууме недостаточна для достижения скорости убегания из гравитационного поля, создаваемого сингулярностью черной дыры. Он пропорционален массе черной дыры; поскольку черные дыры могут только набирать массу, согласно общей теории относительности горизонт событий должен только увеличиваться.
Математически теорема площади подтверждается, но ее трудно подтвердить наблюдениями — в основном потому, что черные дыры чрезвычайно трудно наблюдать напрямую, поскольку они не излучают обнаруживаемого излучения. Но затем мы обнаружили гравитационную рябь, распространяющуюся в пространстве-времени при столкновении двух из этих загадочных объектов.
Это был GW150914, и короткая вспышка столкновения, зарегистрированная интерферометром LIGO, все изменила. Это было первое прямое обнаружение не одной черной дыры, а двух. Они объединились и образовали одну большую черную дыру.
Если теорема Хокинга верна, тогда площадь итоговой черной дыры не должна быть меньше, чем сумма площадей двух исходных черных дыр. Физики пришли к выводу, что с достоверностью 95 процентов площадь действительно не уменьшилась после слияния.
Это открытие — первое прямое эмпирическое подтверждение теоремы площади Хокинга, которая была доказана британским астрофизиком математически, но до сих пор никогда не наблюдалась в природе.
По крайней мере, в краткосрочной перспективе. В рамках квантовой механики, которая не очень хорошо сочетается с классической физикой, Хокинг позже предсказал, что в течение очень долгого времени черные дыры должны терять массу в виде излучения черного тела, которое мы теперь называем излучением Хокинга.
Так что все еще возможно, что горизонт событий черной дыры со временем может уменьшиться в площади. Очевидно, что в будущем это потребует более тщательного изучения. Тем временем работа Иси и его команды дала нам новый набор инструментов для исследования других наблюдений гравитационных волн в надежде получить еще больше информации о черных дырах и физике Вселенной.
«Отрадно, что мы можем по-новому взглянуть на данные о гравитационных волнах и найти ответы на вопросы, которые раньше казались нам недоступными. Однажды эти данные могут раскрыть то, чего мы не ожидали», — сказал Иси.
Ранее НВ писал, что у астрономов появились доказательства существования сверхмассивной черной дыры, которая движется не только во Вселенной, но и в пределах своей галактики.
Исследователи из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики в США обнаружили этот необычный объект в спиральной галактике J0437 + 2456.
«Мы не ожидаем, что большинство сверхмассивных черных дыр будет двигаться; они обычно довольствуются тем, что просто сидят без дела», — объяснил астроном Доминик Пеше из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики.
«Они настолько тяжелые, что их сложно заставить двигаться. Подумайте, насколько сложнее привести в движение шар для боулинга, чем пнуть футбольный мяч — понимая, что в данном случае „шар для боулинга“ — это в несколько миллионов раз больше массы нашего Солнца. Для этого потребуется довольно мощный удар», — добавил ученый.
Гений был прав. Предсказание Стивена Хокинга о черных дырах наконец-то сбылось - НВ
Read More
No comments:
Post a Comment