En stor forudsigelse Stephen Hawking lavede om sorte huller er endelig blevet observeret

Visualisering af GW150914. (SXS)

Gravitationsbølge astronomi har lige givet os endnu en fantastisk gave: den første observationelle bekræftelse af en af Stephen Hawking s forudsigelser vedr sorte huller .

En analyse af den allerførste gravitationsbølgedetektion foretaget tilbage i 2015,GW150914, har bekræftet Hawkings arealsætning. Den siger, at under klassisk fysik er området for begivenhedshorisonten for en sort hul kan kun vokse sig større - aldrig mindre.

Værket giver os et nyt værktøj til at undersøge disse mystiske objekter og teste grænserne for vores forståelse af universet.



'Det er muligt, at der er en zoologisk have med forskellige kompakte objekter, og mens nogle af dem er de sorte huller, der følger Einstein og Hawkings love, kan andre være lidt anderledes udyr,' sagde astrofysiker Maximiliano Isi fra MIT's Kavli Institut for Astrofysik og Rumforskning.

'Så, det er ikke sådan, at du laver denne test én gang, og den er overstået. Du gør det her én gang, og det er begyndelsen.'

Hawking foreslog først sin sætning tilbage i 1971. Den forudsagde, at overfladearealet af begivenhedshorisonten for et sort hul aldrig skulle falde, men kun stige.

Begivenhedshorisonten er ikke selve det sorte hul, men den radius, hvor selv lyshastigheden i et vakuum er utilstrækkelig til at opnå flugthastighed fra gravitationsfeltet, der genereres af det sorte huls singularitet. Det er proportionalt med massen af ​​det sorte hul; da sorte huller kun kan få masse, under generel relativitetsteori , bør begivenhedshorisonten kun kunne vokse.

(Denne model med kun stigning ligner også mærkeligt en anden teori, den anden lov om termodynamik . Den siger, at entropi - progressionen fra orden til uorden i universet - kun kan øges. Sorte huller har også entropi tilskrevet dem, og det er direkte proportionalt til deres begivenhedshorisonts overfladeareal.)

Matematisk ser arealsætningen ud, men det har været observationsmæssigt svært at bekræfte - primært fordi sorte huller er ekstremt vanskelige at observere direkte, da de ikke udsender nogen detekterbar stråling. Men så opdagede vi gravitationsbølgerne, der forplantede sig gennem rum-tid af en kollision mellem to af disse gådefulde objekter.

Dette var GW150914, og kort bloop af kollisionen registreret af LIGO-interferometeret ændrede alt. Det var den første direkte påvisning af ikke et sort hul, men to. De kom sammen og dannede et større sort hul.

Dette sorte hul ringede så svagt, som en klokke, der blev slået. I 2019 fandt Isi og hans kolleger ud af, hvordan manregistrere signalet fra denne ringdown. Nu har de afkodet det, opdelt det for at beregne massen og spin af det sidste sorte hul.

De udførte også en ny analyse af fusionssignalet for at beregne massen og spin af de to sorte huller før fusionen. Da masse og spin er relateret til området af begivenhedshorisonten, gav dette dem mulighed for at beregne begivenhedshorisonten for alle tre objekter.

Hvis begivenhedshorisonten kunne skrumpe i størrelse, så skulle begivenhedshorisonten for det endelige sammenlagte sorte hul være mindre end for de to sorte huller, der skabte det. Ifølge deres beregninger havde de to mindre sorte huller et samlet begivenhedshorisontområde på 235.000 kvadratkilometer (91.000 kvadrat miles). Det sidste sorte hul havde et areal på 367.000 kvadratkilometer.

'Dataene viser med overvældende tillid, at horisontområdet steg efter fusionen, og at områdeloven er tilfreds med meget høj sandsynlighed,' sagde Isi .

'Det var en lettelse, at vores resultat stemmer overens med det paradigme, vi forventer, og bekræfter vores forståelse af disse komplicerede sorte hul-fusioner.'

I hvert fald på kort sigt. Under kvantemekanikken - som ikke spiller godt sammen med klassisk fysik - forudsagde Hawking senere, at sorte huller over meget lange tidsskalaer skulle miste masse i form af en type sort-legeme-stråling, vi nu kalder Hawking-stråling . Så det er stadig muligt, at begivenhedshorisonten for et sort hul til sidst kan falde i areal.

Det skal naturligvis undersøges nærmere i fremtiden. I mellemtiden har arbejdet fra Isi og hans team givet os et nyt værktøjssæt til at undersøge andre gravitationsbølgeobservationer i håbet om at få endnu mere indsigt i sorte huller og universets fysik.

'Det er opmuntrende, at vi kan tænke på nye, kreative måder om gravitationsbølgedata og nå spørgsmål, som vi troede, vi ikke kunne før,' sagde Isi .

'Vi kan blive ved med at drille informationer, der taler direkte til grundpillerne i det, vi tror, ​​vi forstår. En dag kan disse data afsløre noget, vi ikke havde forventet.'

Forskningen er publiceret i Fysiske anmeldelsesbreve .

Populære Kategorier: Mening , Ukategoriseret , Mennesker , Samfund , Miljø , Forklarer , Plads , Tech , Fysik , Natur ,

Om Os

Offentliggørelse Af Uafhængige, Beviste Fakta Om Rapporter Om Sundhed, Rum, Natur, Teknologi Og Miljøet.