Спустя десять лет после того, как учёные впервые обнаружили гравитационные волны, возникающие при столкновении двух чёрных дыр, коллаборация LIGO-Virgo-KAGRA — исследовательская группа, в которую входит профессор астрономии из Колумбийского университета Максимилиано Иси, — зафиксировала сигнал от почти идентичного столкновения чёрных дыр.
Улучшения в технологии обнаружения
Улучшения в технологии обнаружения позволили исследователям увидеть чёрные дыры почти в четыре раза чётче, чем десять лет назад, и подтвердить два важных предсказания:
* что сливающиеся чёрные дыры только увеличиваются в размере или остаются стабильными, как предсказал физик Стивен Хокинг;
* что при возмущении они «звенят», как колокол, как предсказывала общая теория относительности Альберта Эйнштейна.
«Этот беспрецедентно чёткий сигнал о слиянии чёрных дыр, известный как GW250114, подвергает испытанию некоторые из наших наиболее важных гипотез о чёрных дырах и гравитационных волнах», — сказал Иси.
Предсказания Стивена Хокинга
В 1971 году Стивен Хокинг предсказал, что горизонт событий чёрной дыры — её внешняя граница, за пределы которой ничто, включая свет, не может вырваться — никогда не может уменьшиться в размере.
В 2021 году, используя данные детектора гравитационных волн LIGO, Иси и его коллеги изучили гравитационные волны — высокоэнергетические ряби в ткани пространства-времени — излучаемые при столкновении двух сливающихся чёрных дыр, чтобы подтвердить теорию Хокинга. Газета The New York Times писала в то время, что если бы подтверждение Иси пришло до того, как Хокинг скончался, это могло бы помочь ему получить Нобелевскую премию.
Новые результаты
Новые результаты, опубликованные в Physical Review Letters, подтверждают этот более ранний результат с гораздо более высокой точностью, предоставляя дополнительные доказательства того, что площадь поверхности слившейся чёрной дыры никогда не бывает меньше суммы двух исходных чёрных дыр, которые её создали.
Исследователи также смогли выделить и проанализировать гравитационные волны, излучаемые чёрными дырами после их слияния. Измеряя частоту и продолжительность волн, они смогли узнать больше подробностей о структуре и свойствах слившейся чёрной дыры.
Исследователи подтвердили, что слившаяся чёрная дыра соответствует так называемой «чёрной дыре Керра». Математик Рой Керр, работая в 1960-х годах, решил уравнения Эйнштейна, предложив детальное математическое решение того, какой должна быть точная гравитация, пространство и время чёрной дыры.
Физики считают, что все чёрные дыры должны описываться решением Керра, но подтвердить это сложно. Изучая вибрации конечной чёрной дыры в этом исключительно чётком сигнале, Иси и коллаборация LIGO получили наиболее прямые доказательства того, что чёрные дыры ведут себя так, как предсказывал Керр.
«В течение следующего десятилетия детекторы гравитационных волн, такие как LIGO, будут продолжать совершенствоваться, давая нам более чёткое представление о чёрных дырах и их тайнах», — сказал Иси. «Не могу дождаться, чтобы узнать, что мы обнаружим».
Предоставлено: Колумбийский университет.