sóng trọng lực Thiên văn học vừa mang đến cho chúng ta một món quà tuyệt vời khác: Xem Một xác nhận của Stephen Hawkingdự đoán về lỗ đen.

Phân tích phát hiện sóng hấp dẫn đầu tiên được thực hiện vào năm 2015, GW150914, đã xác nhận lý thuyết vùng Hawking. Nó nói rằng theo vật lý cổ điển, khu vực chân trời sự kiện của một lỗ đen chỉ có thể lớn lên – và không bao giờ nhỏ đi.

Công trình cung cấp cho chúng ta một công cụ mới để xem xét những bí ẩn này, và kiểm tra giới hạn hiểu biết của chúng ta về vũ trụ.

“Có thể sẽ có một vườn thú gồm các vật thể nhỏ gọn khác nhau, và trong khi một số là hố đen tuân theo định luật Einstein và Hawking, những hố khác có thể là những con quái vật hơi khác.” Nhà vật lý thiên văn Maximiliano Essi cho biết: từ Viện Vật lý Thiên văn và Nghiên cứu Không gian Kavli tại Viện Công nghệ Massachusetts.

“Vì vậy, không phải tôi đã làm bài kiểm tra này một lần và kết thúc. Tôi đã làm điều này một lần, và đó là sự khởi đầu.”

Hawking lần đầu tiên đề xuất lý thuyết của mình vào năm 1971. Ông dự đoán rằng diện tích bề mặt của chân trời sự kiện của lỗ đen sẽ không bao giờ giảm mà chỉ tăng lên.

Đường chân trời sự kiện không phải là bản thân lỗ đen, mà là bán kính mà tại đó tốc độ ánh sáng trong chân không không đủ để đạt được vận tốc thoát khỏi trường hấp dẫn do điểm kỳ dị của lỗ đen tạo ra. tỷ lệ với khối lượng của lỗ đen. Bởi vì lỗ đen chỉ có thể tăng khối lượng, dưới thuyết tương đối rộng, chân trời sự kiện chỉ có thể phát triển.

(Mô hình chỉ tăng dần này cũng giống một cách kỳ lạ với một định lý khác, định luật thứ hai của Nhiệt động lực học. Nó nói rằng entropy – sự tiến triển từ trật tự đến hỗn loạn trong vũ trụ – chỉ có thể tăng lên. Các lỗ đen cũng có entropy được quy cho chúng, và tỉ lệ thuận đến diện tích bề mặt chân trời sự kiện của họ.)

Về mặt tính toán, lý thuyết vùng được hiện thực hóa, nhưng rất khó để xác nhận nó từ quan điểm quan sát – chủ yếu là vì rất khó quan sát trực tiếp các lỗ đen, vì chúng không phát ra bất kỳ bức xạ nào có thể phát hiện được. Nhưng sau đó, chúng tôi phát hiện ra những gợn sóng hấp dẫn lan truyền trong không-thời gian là kết quả của vụ va chạm giữa hai trong số những vật thể bí ẩn này.

Đây là GW150914, bản tóm tắt Bloop Từ vụ va chạm được ghi lại bởi giao thoa kế LIGO đã thay đổi mọi thứ. Đây là phát hiện trực tiếp đầu tiên không phải một mà là hai lỗ đen. Cùng nhau, chúng tạo thành một lỗ đen lớn hơn.

Sau đó, lỗ đen này ầm ầm một cách yếu ớt, giống như một tiếng chuông ngân. Vào năm 2019, Isi và các đồng nghiệp của mình đã tìm ra cách phát hiện tín hiệu của sự cộng hưởng này. Bây giờ họ đã giải mã nó, và bẻ khóa nó để tính khối lượng và độ quay của lỗ đen cuối cùng.

Họ cũng tiến hành một phân tích mới về tín hiệu hợp nhất để tính toán khối lượng và vòng quay của các lỗ đen đã hợp nhất trước đó. Vì khối lượng và chuyển động quay có liên quan đến vùng chân trời sự kiện, điều này cho phép họ tính toán đường chân trời sự kiện cho cả ba vật thể.

Nếu đường chân trời sự kiện có thể thu nhỏ kích thước, thì đường chân trời sự kiện của lỗ đen hợp nhất cuối cùng phải nhỏ hơn đường chân trời của hai lỗ đen mà nó tạo ra. According to their calculations, the two smaller black holes had a total event horizon area of ​​​​235,000 square kilometers (91,000 square miles). Hố đen cuối cùng có diện tích 367.000 km vuông.

“Dữ liệu cho thấy với sự tin tưởng tuyệt đối rằng khu vực đường chân trời đã tăng lên sau khi hợp nhất và quy luật của khu vực được thỏa mãn với xác suất rất cao,” Issa nói.

“Thật nhẹ nhõm khi kết quả của chúng tôi đồng ý với mô hình mà chúng tôi mong đợi, và xác nhận sự hiểu biết của chúng tôi về các vụ sáp nhập lỗ đen phức tạp.”

Ít nhất là trong ngắn hạn. Theo cơ học lượng tử – không phù hợp với vật lý cổ điển – Hawking sau đó đã dự đoán rằng trong một khoảng thời gian rất dài, các lỗ đen sẽ mất khối lượng dưới dạng bức xạ vật đen mà chúng ta gọi là Bức xạ Hawking. Vì vậy, chân trời sự kiện của một lỗ đen cuối cùng vẫn có thể thu hẹp lại.

Rõ ràng, điều này sẽ cần được nghiên cứu kỹ hơn trong tương lai. Trong khi đó, Isi và nhóm nghiên cứu của anh ấy đã mang đến cho chúng ta một hộp công cụ mới để xác minh các quan sát sóng hấp dẫn khác, với hy vọng có thêm hiểu biết về lỗ đen và vật lý của vũ trụ.

“Thật đáng khích lệ khi chúng ta có thể suy nghĩ theo những cách mới và sáng tạo về dữ liệu sóng hấp dẫn và đưa ra những câu hỏi mà trước đây chúng ta nghĩ rằng chúng ta không thể làm được”. Issa nói.

“Chúng tôi có thể tiếp tục trích xuất các bit thông tin nói trực tiếp với nền tảng của những gì chúng tôi nghĩ rằng chúng tôi hiểu. Một ngày nào đó, dữ liệu này có thể tiết lộ điều gì đó mà chúng tôi không ngờ tới.”

Tìm kiếm đã được xuất bản trong tin nhắn đánh giá vật lý.