Заперечувана теорія Стівена Гокінга виявилася правильною: що передбачив фізик-теоретик

Відкриття, яке підтвердило теорію Стівена Гокінга, вдалося зробити за допомогою лазерно-інтерферометричної гравітаційно-хвильової обсерваторії (LIGO). Самим же дослідженням керував Адріан Абак з Інституту гравітаційної фізики Товариства Макса Планка в Потсдамі, пише LiveScience.

Основне завдання LIGO — це виявлення гравітаційних хвиль. Інакше кажучи, обсерваторія може вловлювати брижі в просторі-часі, які з'являються під час найекстремальніших космічних подій, наприклад, зіткнення чорних дір або нейтронних зірок.

Перше виявлення цих гравітаційних хвиль, яке відбулося 14 вересня 2015 року, підтвердило пророкування Альберта Ейнштейна, засновані на загальній теорії відносності.

Тепер же LIGO зміг зафіксувати злиття двох чорних дір. Найбільша дивина полягала в тому, що чорна діра, яка утворилася під час злиття, виявилася набагато більшою, ніж ті дві діри, що зіткнулися.

До злиття загальна площа чорних дір становила 243 000 квадратних кілометрів. Але після злиття площа поверхні утвореної чорної діри становила приблизно 400 000 квадратних кілометрів. Іншими словами, об'єднана чорна діра була більшою за суму частин, з яких складалася.

Це підтверджує передбачення Гокінга, який говорив, що горизонт подій — зовнішня межа чорної діри, ніколи не може зменшуватися в розмірах.

"Незважаючи на це дуже просте твердження: "площі можуть тільки збільшуватися", воно має величезні наслідки", — каже співавтор дослідження з Колумбійського університету Максиміліано Ізі.

Теорема Гокінга відома як другий закон механіки чорних дір і аналогічна другому закону термодинаміки. Останній свідчить, що ентропія (безлад) може тільки збільшуватися з часом.

Така теорія дає змогу науці розглядати чорні діри як "термодинамічні об'єкти".

"Це доводить, що чорні діри мають ентропію і можуть випускати випромінювання внаслідок квантових ефектів поблизу горизонту подій. Інформація, або ентропія, що міститься в чорній дірі, пропорційна її площі", — зазначають автори.

Ця концепція пов'язує термодинаміку і квантову механіку, в якій передбачається, що чорні діри володіють величезною кількістю інформації, яка невидима зовні, але може бути "розрахована" за площею їхнього горизонту.

У своєму дослідженні вчені вивчили висоту тону і тривалість гравітаційних хвиль при злитті двох чорних дір. Це дало змогу дізнатися, розмір об'єктів та їхню форму.

Учені порівнюють гравітаційні хвилі з "дзвоном" у просторі-часі, коли чорні діри затихають після злиття.

"Дзвін — це те, що відбувається, коли чорна діра піддається збуренням, подібно до того, як дзвонить дзвін, коли по ньому б'ють", — заявила співавтор дослідження Катерина Хатзіоанну з Каліфорнійського технологічного інституту.

"Дзвін" дозволив дослідникам підтвердити, що чорна діра, яка залишилася, мала більшу площу поверхні, ніж дві чорні діри, які її утворили.

Нагадаємо, вперше, можливо, виявили доказ існування первинної чорної діри. Маленька пляма червоного світла, виявлена в ранньому Всесвіті, може бути першим прямим доказом існування шляху утворення надмасивних чорних дір.