Десятиріччя тому відкриття гравітаційних хвиль революціонізувало астрофізику. Цього тижня міжнародна колаборація LIGO-VIRGO-KAGRA, аналізуючи сигнал від злиття чорних дір, надала найважливіші докази підтвердження теорій Стівена Гокінга та Роя Керра, наблизившись до максимально можливого рівня впевненості в науці.
У новому дослідженні, опублікованому в журналі Physical Review Letters, розповідається про сигнал GW250114 — найчіткіший з тих, що коли-небудь реєструвалися від подібного космічного катаклізму. Його аналіз остаточно підтвердив дві фундаментальні гіпотези. По-перше, нова чорна діра, народжена в результаті злиття, завжди має більшу площу поверхні, ніж її «батьки». По-друге, для опису її стану достатньо лише двох параметрів — маси та кутової швидкості обертання.
«Це прекрасний, знаковий результат. Він є підтвердженням як фундаментальної природи чорної діри, так і чудовим тестом загальної теорії відносності», – коментує Артур Косовський, фізик-теоретик з Піттсбурзького університету.
Перепис чорних дір у Всесвіті
Це відкриття сталося майже через десять років після першого в історії виявлення гравітаційних хвиль GW150914 у 2015 році. У 2021 році на основі того сигналу вчені вперше перевірили теорему Гокінга про площу з рівнем вірогідності 95%. Новий, набагато якісніший сигнал GW250114 дозволив підняти цю впевненість до неймовірних 99,999%.
Лише років тому ми не могли бути впевнені, що чорні діри зіштовхуються. А тепер ми спостерігаємо по кілька злиттів на тиждень. На сьогодні ми маємо 300 кандидатів на гравітаційні хвилі, ми починаємо проводити перепис чорних дір у Всесвіті», – зазначає речник LIGO Стів Фейрхерст.
У конкретному випадку злиття GW250114 вихідні чорні діри мали сумарну площу поверхні близько 240 тис. км2. Фінальний об’єкт мав площу вже 400 тис. км2, а масу в 63 рази більшу за Сонце і обертався з шаленою швидкістю — 100 обертів/с.
Ключем до таких точних вимірювань стало спеціальне «музичне» програмне забезпечення, розроблене співробітниками LIGO. Воно дозволило в чотири рази підвищити чутливість детекторів порівняно з їхніми можливостями десятирічної давнини.
«Коли чорні діри зіштовхуються, вони випромінюють характерні звуки, специфічні для кожної з них. Якщо ми можемо почути ці ноти, які залежать тільки від маси та обертання, ми можемо обчислити ці параметри», — пояснює один з розробників інструменту, астрофізик Грегоріо Карулло.
Майбутнє з сюрпризами
Гравітаційна астрономія, попри усі успіхи, наразі лише у зародковому стані. Подальше підвищення чутливості детекторів обіцяє ще більшу кількість спостережень з неймовірною точністю.
У майбутньому ми дуже напевно зможемо знайти щось зовсім несподіване для астрономії. Сигнал, який буде важко пояснити з астрофізичного погляду, або той, що не відповідатиме прогнозам загальної теорії відносності», — прогнозує Фейрхерст.
Це відкриття — не просто черговий науковий результат. Це кульмінація багаторічної роботи, що поєднує теоретичні передбачення таких гігантів, як Гокінг і Керр, з експериментальною могутністю сучасних обсерваторій.
Раніше ми повідомляли про те, як вчені зафіксували невловне випромінювання Гокінга у штучної чорної діри.
За матеріалами mpg.de
