Американські астрофізики за допомогою лазерно--інтерферометричної гравітаційно-хвильової обсерваторії (LIGO) виявили гравітаційні хвилі внаслідок злиття двох чорних дір.
Утворена внаслідок злиття чорна діра за масою у 63 рази перевищує Сонце. Також було встановлено, що вона здійснює близько 100 обертів за секунду. Отримані дані надають найбільш переконливий доказ давніх передбачень фізиків Альберта Ейнштейна та Стівена Гокінга.
Це відкриття відбулось через 10 років після першого переконливого підтвердження існування гравітаційних хвиль. Вдосконалене обладнання та методи LIGO дозволили чіткіше розглянути злиття чорних дір та їхніх гравітаційних хвиль.
Гравітаційні хвилі — це тонкі коливання простору-часу, що виникають в результаті високоенергетичних космічних подій, таких як вибухи наднових або злиття чорних дір. Альберт Ейнштейн був першим, хто передбачив їхнє існування у своїй загальній теорії відносності.
Ці хвилі коливаються на крихітних відстанях, у тисячі разів менше від ширини протона. Щоб зафіксувати їх, детектори LIGO направляють лазери коридорами, що простяглися на 4 кілометри. Виявлення цих гравітаційних хвиль стало найточнішим з усіх, а відношення сигналу до шуму склало 80, тобто, сигнал виявився у 80 разів голоснішим за шум.
“Нова пара чорних дір — майже близнюки історичного першого виявлення 2015 року. Але інструменти стали набагато кращими, тому ми можемо аналізувати сигнал способами, які були просто неможливі 10 років тому. Ми знайшли один з найпереконливіших на сьогодні доказів того, що астрофізичні чорні діри — це чорні діри, передбачені загальною теорією відносності Альберта Ейнштейна”, — підкреслив керівник дослідження, астрофізик з Колумбійського університету Максиміліано Ізі.
Астрофізикам нарешті вдалось повноцінно зафіксувати реверберації від утворенної внаслідок злиття чорної діри. Під час попередніх спостережень хвилі були надто слабкими, щоб їх можна було відділити від початкового зіткнення.
Розроблений Максиміліано Ізі та його колегами новий метод дозволив виділити особливі “тони” останніх, слабких сигналів чорної діри після злиття. Точні вимірювання дозволили команді впевнено виділити сигнал тривалістю в мілісекунди.
“Десять мілісекунд здаються дуже коротким терміном, але наші інструменти стали набагато кращими, і цього часу цілком достатньо, щоб по-справжньому проаналізувати “дзвін” останньої чорної діри. Завдяки цьому новому виявленню ми отримали виключно докладне уявлення сигналу як до, так і після злиття чорних дір“, — пояснює Максиміліано Ізі.
Астрофізики встановили, що об’єднана чорна діра відповідає опису у вигляді рівняння, виведеного фізиком Роєм Кером у 1963 році. Це рівняння передбачало, що чорні діри можна повністю охарактеризувати лише їхньою масою та спином.
Також був отриманий переконливий доказ ідеї, висунутої Стівеном Гокінгом, відомої як теорема Гокінга щодо площ чорних дір. Ця теорема передбачає, що розмір горизонту подій чорних дір може тільки збільшуватись. Підтвердження теореми Гокінга натякає на зв’язок із другим законом термодинаміки — принципом, згідно з яким ентропія системи має або збільшуватись, або залишатися незмінною.
“Те, що розмір горизонту подій чорної діри поводиться подібно до ентропії, дійсно важливо. Це має дуже глибокі теоретичні наслідки і означає, що деякі аспекти чорних дір можна використовувати для математичного дослідження справжньої природи простору та часу”, — зазначає Максиміліано Ізі.
Результати представлені у журналі Physical Review Letters
Джерела: 404media; Interesting Engineering
Повідомити про помилку
Текст, який буде надіслано нашим редакторам: