Гипотезу Хокинга о черных дырах подтвердили гравитационные волны
Один из самых известных законов черной дыры был подтвержден гравитационными волнами.
«Закон площадей» гласит, что площадь поверхности черной дыры не может уменьшаться со временем. Несмотря на свою загадочную природу, считается, что черные дыры подчиняются определенным простым правилам. Теперь один из самых известных законов черной дыры, предсказанный физиком Стивеном Хокингом, был подтвержден гравитационными волнами.
По информации портала «Научная Россия», согласно теореме о площади черной дыры, разработанной Хокингом в начале 1970-х годов, черные дыры не могут со временем уменьшаться в площади поверхности.
«Это захватывающий намек на то, что области черных дыр являются чем-то фундаментальным и важным», – отметил астрофизик Уилл Фарр из Университета Стоуни-Брук в Нью-Йорке и Института Флэтайрон в Нью-Йорке.
Площадь поверхности одинокой черной дыры не изменится – в конце концов, ничто не может вырваться изнутри. Однако, если вы бросите что-то в черную дыру, она наберет больше массы, увеличивая площадь своей поверхности. Но входящий объект также может заставить черную дыру вращаться, что уменьшает площадь поверхности. Закон площадей гласит, что увеличение площади поверхности из-за дополнительной массы всегда перевешивает уменьшение площади поверхности из-за добавленного вращения.
Чтобы проверить это правило области, астрофизики из Массачусетского технологического института Максимилиано Иси, Фарр и другие использовали рябь в пространстве-времени, вызванную двумя черными дырами, которые скручивались внутрь и слились в одну большую черную дыру. Площадь поверхности черной дыры определяется ее горизонтом событий – границей, из которой невозможно выбраться. Согласно теореме площадей, площадь горизонта событий вновь образованной черной дыры должна быть не меньше, чем площади горизонтов событий двух исходных черных дыр вместе взятых.
Команда проанализировала данные о первых когда-либо обнаруженных гравитационных волнах, которые были обнаружены Гравитационно-волновой обсерваторией Advanced Laser Interferometer, LIGO, в 2015 году. Исследователи разделили данные о гравитационных волнах на два временных сегмента, до и после слияния, и рассчитали площади поверхности черных дыр в каждый период. Площадь поверхности вновь образованной черной дыры была больше, чем у двух исходных черных дыр вместе взятых, что соответствовало закону площади с уровнем достоверности 95 процентов, сообщает команда.
«Это первый раз, когда мы можем назвать это численно», – рассказал Иси.
Теорема площади является результатом общей теории относительности, которая описывает физику черных дыр и гравитационных волн. Предыдущий анализ гравитационных волн согласовывался с предсказаниями общей теории относительности и, таким образом, уже намекнул, что закон площадей не может сильно отклоняться. Но новое исследование «является более явным подтверждением» закона площадей, говорит физик Сесилия Чиренти из Университета Мэриленда в Колледж-Парке.