3

Хокинг был прав! Гравитационные волны подтвердили одну из самых известных теорем о черных дырах

21 июня 2021
Avatar photo
21.06.2021
50561
2 минуты на чтение
Хокинг был прав! Гравитационные волны подтвердили одну из самых известных теорем о черных дырах

Считается, что черные дыры следуют определенным простым правилам, несмотря на их таинственную природу. Теперь же один из самых известных законов об этих объектах, предсказанный Стивеном Хокингом, подтвердили гравитационные волны.

Согласно теореме о площади черных дыр, разработанной Хокингом в начале 1970-х, площадь поверхности черной дыры не может уменьшаться со временем. Эта теорема очень любопытна, так как перекликается с известным правилом физики, гласящем о том, что беспорядок (или энтропия) не может уменьшаться со временем. Напротив, энтропия постоянно возрастает. И физики считают, что это своего рода намек на важность и некоторую фундаментальность площади черной дыры — по крайней мере, так считает астрофизик Уилл Фарр из Университета штата Нью-Йорк в Стоуни Брук и Института Флэтайрон в Нью-Йорке.

Площадь одинокой черной дыры не изменится – в конце концов, ничего из нее не может «убежать». Однако, если что-то в нее бросить, то она приобретет большую массу и, следовательно, ее площадь увеличится. В то же время входящий объект может заставить черную дыру вращаться, что уменьшает ее площадь. Закон площади гласит, что увеличение площади поверхности вследствие дополнительной массы всегда будет преобладать над ее уменьшением вследствие добавленного вращения.

Чтобы проверить это правило, Фарр, астрофизик Максимилиано Иси из МТИ, и другие ученые использовали рябь в пространстве-времени, которую вызвало слияние двух черных дыр в одну. Площадь поверхности черной дыры определяется ее горизонтом событий – внутренней границей, из-за которой нет возврата. Согласно теореме о площади черной дыры, площадь горизонта событий новообразованной черной дыры должна по крайней мере соответствовать сумме горизонтов двух исходных черных дыр.

Команда проанализировала данные самой первой регистрации гравитационных волн, осуществленной лазерно-интерферометрической гравитационно-волновой обсерваторией – LIGO – в 2015 году. Исследователи разделили данные о гравитационных волнах на два сегмента – до и после слияния, а затем вычислили площади поверхностей черных дыр на каждом этапе. Площадь поверхности новообразованной черной дыры превышала сумму площадей двух исходных объектов, подтвердив верность теоремы о площади черной дыры на 95%. Об этом физики написали в своей статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters.

Теорема о площади черной дыры следует из общей теории относительности (ОТО), описывающей физику черных дыр и гравитационных волн. Предыдущие анализы гравитационных волн соответствовали предсказаниям ОТО, тем самым намекая на высокую вероятность верности закона о площади. Однако новое исследование предоставляет более четкое подтверждение.

На данный момент ОТО хорошо описывает черные дыры. Однако ученые пока не вполне понимают, что происходит там, где ОТО – по большей части применяемая к крупным объектам, вроде тех же черных дыр – сталкивается с квантовой механикой, описывающей экстремально малые объекты вроде атомов и субатомных частиц. В квантовом мире могут происходить крайне странные вещи.

Например, черные дыры могут испускать слабый поток частиц, известный как излучение Хокинга, которое также было предсказано ученым в 1970-х. Это свойство может позволить черным дырам уменьшаться, тем самым нарушая закон о площади, но происходить это может только в течение невероятно долгих периодов, так что никак не влияет на относительно быстрое слияние двух черных дыр, зарегистрированное LIGO.

Сегодня физики находятся в поисках улучшенной теории, которая бы совместила две дисциплины – теории квантовой гравитации. И в данном случае любое отклонение со стороны черных дыр в подчинении правилам ОТО может направить физиков в нужном направлении для обнаружения этой теории.

Оставляя комментарии на сайте «Мира фантастики», я подтверждаю, что согласен с пользовательским соглашением Сайта.

Статьи

Читаем плутовское тёмное фэнтези «Вор с черным языком» — в духе Скотта Линча и Глена Кука
0
11523
Читаем плутовское тёмное фэнтези «Вор с чёрным языком» — в духе Скотта Линча и Глена Кука

Публикуем самое начало романа, в котором главный герой — преступник с большой дороги — ожидает в засаде с бандой, чтобы напасть на чужеземку. Разумеется, ничем хорошим это закончиться не может.

Поиграли в Atomic Heart и делимся впечатлениями 3
0
63700
Поиграли в Atomic Heart и делимся впечатлениями

Оно живое, я щупал!

Лучшие фильмы и сериалы про мирные решения и переговоры: фантастика 1
0
68862
Лучшие сериалы про мирные решения и переговоры: фантастика

Герои, которые предпочитают договариваться, а не стрелять на поражение.

Журнал «Мир фантастики». Спецвыпуск № 10. Лучшие фантастические видеоигры 2009 2022
0
115673
Мир фантастики. Спецвыпуск № 10. Лучшие фантастические видеоигры

Без лутбоксов, NFT и микроплатежей.

«Мастера Пламени»: настольная игра про дракончиков, где надо быть добрым 13
0
132598
«Мастера Пламени»: настольная игра про дракончиков, где надо быть добрым

Идеальный вариант для эскапизма зимним вечером!

«Камень грёз»: лирическое фэнтези о древнем лесе, его бессмертной владычице и закате эпохи
0
169372
Кэролайн Черри «Камень грёз»: лирическое фэнтези о «кельтских сумерках» и закате магии

Последняя из народа Ши, оставшаяся в этих землях, несёт свой дозор. Вот только кого она защищает — лес от незваных гостей или людей от хищных теней леса?

«Мастер подземелий»: документальный комикс о создателях D&D 3
0
170055
«Мастер подземелий»: документальный комикс о создателях D&D

настоящее признание в любви и дань памяти Гэри Гайгэксу — при этом не забывают и о Дейве Арнесоне.

Что мы узнали из фильма о Викторе Пелевине? 3
0
227162
Что мы узнали из фильма о Викторе Пелевине?

Правда ли Пелевин пишет на скорость, что его связывает с Китаем и как он переписал Кастанеду

Спецпроекты

Top.Mail.Ru

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: