Вчені підтвердили фундаментальну теорію Гокінга завдяки гравітаційним хвилям від чорних дір

Нове спостереження злиття чорних дір підтвердило давні прогнози Альберта Айнштайна, Стівена Гокінга та Роя Керра. Астрофізики з колаборації LIGO–Virgo–KAGRA зафіксували гравітаційні хвилі від зіткнення двох чорних дір, що дозволило з безпрецедентною точністю перевірити фундаментальні теорії про їхню природу.

Дані були отримані завдяки вдосконаленим інструментам детекторів і детально проаналізовані Максиміліано Ісі та Віллом Фарром із Flat­iron Insti­tute у Нью-Йорку. За словами Ісі, це «найчіткіше на сьогодні уявлення про природу чорних дір». Дослідникам вдалося простежити весь процес: від моменту зіткнення до останніх коливань новоутвореної чорної діри, яка в результаті має масу у 63 сонця і обертається зі швидкістю близько 100 разів за секунду.

Висока роздільна здатність сигналу дозволила перевірити «рішення Керра», згідно з яким чорні діри описуються лише двома параметрами — масою та обертанням. Отримані частоти та тривалість «дзвону» чорної діри підтвердили, що інших характеристик для опису не потрібно. Водночас учені змогли перевірити й «теорему площі» Гокінга, яка стверджує, що площа горизонту подій чорної діри може лише зростати. Нові дані з чотирикратно кращою точністю, ніж раніше, підтвердили правильність цього принципу.

Ці результати також вказують на глибокий зв’язок між теоремою Гокінга та другим законом термодинаміки, згідно з яким ентропія системи не зменшується з часом. Фактично, розширення горизонту подій чорної діри нагадує зростання ентропії, що може стати ключем до розуміння поєднання загальної теорії відносності з квантовою фізикою.

Науковці прогнозують, що майбутні детектори, чутливість яких зросте вдесятеро протягом наступного десятиліття, відкриють ще більше деталей. «Прослуховування тонів чорних дір — це наш найкращий шанс дізнатися більше про властивості екстремальних просторів-часів», — наголосив Фарр. За словами Ісі, те, що ще донедавна існувало лише в математичних рівняннях, тепер можна безпосередньо спостерігати у Всесвіті.