Hawking miał rację co do czarnych dziur. Po 50 latach eksperymentalnie potwierdzono jego twierdzenie
W 1971 roku Stephen Hawking stwierdził, że powierzchnia horyzontu zdarzeń czarnej dziury nie może się skurczyć. Teraz, niemal 50 lat po sformułowaniu tego prawa, fizycy z MIT i innych uczelni potwierdzili, że Hawking miał rację.
Naukowcy wykorzystali przy tym sygnał grawitacyjny GW150914. To pierwsza fala grawitacyjna, wykryta przez LIGO w 2015 roku. Fala powstała w wyniku oddziaływania dwóch krążących wokół siebie czarnych dziur, w które w końcu się połączyły w jedną czarną dziurę.
Jeśli Hawking miał rację, to powierzchnia horyzontu zdarzeń nowej czarnej dziury nie powinna być mniejsza od powierzchni horyzontów zdarzeń jej dwóch dziur. Fizycy przeanalizowali sygnał GW150914 sprzed i po zderzeniu dziur i stwierdzili, że po połączeniu obiektów całkowita powierzchnia nowego horyzontu zdarzeń nie zmniejszyła się.
To pierwsze obserwacyjne potwierdzenie słów Hawkinga. Dotychczas specjaliści byli w stanie udowodnić je matematycznie, ale nie obserwacyjnie. Autorzy badań chcą przeanalizować inne fale grawitacyjne, by sprawdzić, czy również i w nich znajdą potwierdzenie sformułowanego przez Hawkinga prawa.
Możliwe, że istnieje wiele różnych kompaktowych obiektów w przestrzeni kosmicznej. Niektóre z nich mogą być czarnymi dziurami, dla których opisy Einsteina i Hawkinga są ważne, inne zaś mogą zachowywać się nieco inaczej. To nie jest tak, że wystarczy potwierdzić coś raz i tyle wystarczy, mówi główny autor badań, Maximiliano Isi z Kavli Institute for Astrophysics and Space Research. W badaniach bali tez udział Will Farr ze Stony Brook University, Matthew Giesler i Saul Teukolsky z Cornell University oraz Mark Scheel z Caltechu.
Gdy w 2015 roku LIGO wykrył fale grawitacyjne, Stephen Hawking skontaktował się z profesorem Kipem Thornem, współzałożycielem LIGO i zapytał go, czy wykrycie fal grawitacyjnych pozwala potwierdzić jego twierdzenie o powierzchni horyzontu zdarzeń. Wówczas jednak naukowcy nie byli w stanie pozyskać z sygnału odpowiednich danych sprzed i po połączeniu czarnych dziur, więc nie mogli porównać powierzchni horyzontów zdarzeń.
Dopiero w 2019 roku Isi i jego koledzy opracowali technikę, która pozwoliła na pozyskanie odpowiednich informacji z konkretnych zarejestrowanych częstotliwości. Informacje te można następnie wykorzystać do obliczenia masy i spinu czarnej dziury. Z kolei masa i spin są bezpośrednio związane z powierzchnią horyzontu zdarzeń.
Gdy już mieli tę technikę opanowaną, „wystarczyło” podzielić sygnał GW150914 w jego szczycie. Analiza sygnału sprzed szczytu pochodziła z dwóch krążących wokół siebie czarnych dziur, a nowa technika pozwoliła na określenie ich masy i spinu sprzed połączenia się. Na tej podstawie wyliczyli powierzchnię horyzontu zdarzeń obu czarnych dziur na około 235 000 kilometrów kwadratowych. Następnie w podobny sposób policzyli powierzchnię horyzontu zdarzeń nowo powstałej czarnej dziury i okazało się, że wynosi ona 367 000 km2.
Dane bezsprzecznie pokazują, że po połączeniu powierzchnia horyzontu zdarzeń zwiększyła się, mówi Isi.
Komentarze (3)
cyjanobakteria, 5 lipca 2021, 18:00
Chodzi chyba o to, że nie może się skurczyć w wyniku klasycznych procesów, o ile zderzenie dwóch BH można nazwać klasycznym
Promieniowanie Hawkinga czy inne efekty kwantowe dalej mogą odparować czarną dziurę i zmniejszyć powierzchnię horyzontu zdarzeń. Dobrze kombinuję? 
Jarek Duda, 6 lipca 2021, 06:47
Promień Schwarzschilda z 1916 roku ( https://en.wikipedia.org/wiki/Schwarzschild_radius ) jest proporcjonalny do masy, czyli powierzchnia do kwadratu masy - np. łącząc dwie czarne dziury o tej samej masie, pole powierzchni powinno wzrosnąć ze 2 razy ... to że nie zmalało nie jest niespodzianką.
Dodatkowo przyjmuje się że jednak powoli maleje - poprzez promieniowanie Penrosa.
thikim, 6 lipca 2021, 22:34
No Jarek dobrze kombinuje. Ten artykuł, wzorowany na wielu innych, nie jest o tym o czym się wydaje że jest. Dlatego uważnemu czytelnikowi coś tu się nie klei.
No bo, to że masa powstałej CD jest mniejsza - to było wiadomo od razu przy detekcji fal grawitacyjnych.
Tylko że powierzchnia horyzontu zależy od masy i SPINU i ŁADUNKU. I to z tym spinem był problem w tym wypadku.
W ogóle to tych rodzajów CD jest kilka - a zazwyczaj wszyscy odnoszą się do klasycznej, wiecznej, niewirującej i bez ładunku CD.
Tak, ale to jest tak wolne że nigdy tego przy naszych możliwościach obserwacyjnych zapewne nie zauważymy - temperatura promieniowania przeciętnej i większej CD jest dużo niższa niż mikrofalowego promieniowania tła - to jak próba obserwacji świeczki poprzez zapaloną żarówkę.
A przecież CD straciły przy zlaniu się bardzo dużo masy, czyli samo łączenie CD sprawia że część energii wraca do naszej czasoprzestrzeni.