Десятилетие назад открытие гравитационных волн революционизировало астрофизику. На этой неделе международная коллаборация LIGO-VIRGO-KAGRA, анализируя сигнал от слияния черных дыр, предоставила важнейшие доказательства подтверждения теорий Стивена Хокинга и Роя Керра, приблизившись к максимально возможному уровню уверенности в науке.
В новом исследовании, опубликованном в журнале Physical Review Letters, рассказывается о сигнале GW250114 — самом четком из тех, что когда-либо регистрировались от подобного космического катаклизма. Его анализ окончательно подтвердил две фундаментальные гипотезы. Во-первых, новая черная дыра, рожденная в результате слияния, всегда имеет большую площадь поверхности, чем ее «родители». Во-вторых, для описания ее состояния достаточно лишь двух параметров — массы и угловой скорости вращения.
«Это прекрасный, знаковый результат. Он является подтверждением как фундаментальной природы черной дыры, так и прекрасным тестом общей теории относительности», — комментирует Артур Косовский, физик-теоретик из Питтсбургского университета.
Перепись черных дыр во Вселенной
Это открытие произошло почти через десять лет после первого в истории обнаружения гравитационных волн GW150914 в 2015 году. В 2021 году на основе того сигнала ученые впервые проверили теорему Хокинга о площади с уровнем достоверности 95%. Новый, гораздо более качественный сигнал GW250114 позволил поднять эту уверенность до невероятных 99,999%.
Всего несколько лет назад мы не могли быть уверены, что черные дыры сталкиваются. А теперь мы наблюдаем по несколько слияний в неделю. На сегодня у нас есть 300 кандидатов на гравитационные волны, мы начинаем проводить перепись черных дыр во Вселенной», – отмечает представитель LIGO Стив Фейрхерст.
В конкретном случае слияния GW250114 исходные черные дыры имели суммарную площадь поверхности около 240 тыс. км2. Финальный объект имел площадь уже 400 тыс. км2, а массу в 63 раза больше Солнца и вращался с бешеной скоростью — 100 оборотов/с.
Ключом к таким точным измерениям стало специальное «музыкальное» программное обеспечение, разработанное сотрудниками LIGO. Оно позволило в четыре раза повысить чувствительность детекторов по сравнению с их возможностями десятилетней давности.
«Когда черные дыры сталкиваются, они излучают характерные звуки, специфичные для каждой из них. Если мы можем услышать эти ноты, которые зависят только от массы и вращения, мы можем вычислить эти параметры», — объясняет один из разработчиков инструмента, астрофизик Грегорио Карулло.
Будущее с сюрпризами
Гравитационная астрономия, несмотря на все успехи, пока находится только в зародышевом состоянии. Дальнейшее повышение чувствительности детекторов обещает еще большее количество наблюдений с невероятной точностью.
В будущем мы очень наверняка сможем найти что-то совершенно неожиданное для астрономии. Сигнал, который будет трудно объяснить с астрофизической точки зрения или который не будет соответствовать прогнозам общей теории относительности», — прогнозирует Фейрхерст.
Это открытие — не просто очередной научный результат. Это кульминация многолетней работы, сочетающей теоретические предсказания таких гигантов, как Хокинг и Керр, с экспериментальной мощью современных обсерваторий.
Ранее мы сообщали о том, как ученые зафиксировали неуловимое излучение Хокинга в искусственной черной дыре.
По материалам mpg.de
