След историческото съобщение за откриването на гравитационни вълни от лазерния интерферометър в обсерваторията на гравитационните вълни (LIGO) миналата седмица, британският физик и теоретик с черна дупка поздравиха ръководеното от САЩ сътрудничество и споделиха вълнението си за важността на този исторически момент.
"Тези резултати потвърждават няколко много важни прогнози за общата теория на относителността на Айнщайн", каза Хокинг пред Би Би Си. "Това директно потвърждава съществуването на гравитационни вълни."
Както става ясно, директното откриване на тези пулсации в пространството-време потвърждава добре познатата обща теория на относителността на Айнщайн. Но те също отварят очите ни за непозната досега „тъмна“ Вселена. Астрономията използва електромагнитния спектър (например видима светлина, рентгенови лъчи, инфрачервена светлина) за изучаване на Вселената. Но обекти, които не излъчват в електромагнитния спектър, остават незабелязани. Сега ние знаем как да откриваме гравитационните вълни и не може да има промяна в парадигмата в това как определяме и изучаваме някои от най-енергичните космически явления.
Анимация на две черни дупки:
"Гравитационните вълни осигуряват напълно нов начин за изследване на Вселената", казва Хокинг. "Способността да ги откриваме има голям потенциал за революция в астрономията."
С помощта на две станции за наблюдение на LIGO, разположени в Луизиана и Вашингтон, физиците не само намериха гравитационни вълни. Чрез тези гравитационни вълни те откриха по-ясен сигнал, който много точно съответства на теоретичния модел на сливане на черните дупки, който се е случил преди около 1.3 милиарда светлинни години от Земята. Вече от предварителния анализ на получения сигнал от черна дупка, Хокинг осъзнал, че системата изглежда подобна на теорията, която той разработва през 70-те години.
"Това откритие е първото откритие на двойната система на черна дупка и първото наблюдение на сливането на черни дупки", каза той. "Наблюдаваните свойства на тази система са в съответствие с прогнозите за черните дупки, които направих тук в Кеймбридж през 1970 г."
Хокинг, може би най-известен с работата си по сливането на квантовата теория с физиката на черната дупка, разбира, че черните дупки се изпаряват с времето. Това го привлича към завладяващия „парадокс на защитната стена“, който продължава да тъпче в общността на теоретичните физици. Но тук той се обръща към теоремата за областта на черната дупка, която е в основата на „втория закон“ на механиката на черните дупки. Този закон гласи, че ентропията или нивото на дезорганизация на информацията не може да намалее с течение на времето в системата на черните дупки. Последицата от тази теорема е, че тя служи като сливане на две черни дупки на 14 септември, а именно, комбинираната площ на крайния обект „е по-голяма от сумата на областите на първоначалните черни дупки”. В допълнение, Хокинг отбелязва, че тази гравитационна вълна съответства на предсказанието, основано на теоремата за козината на черните дупки. Това означава, че черна дупка може да се опише чрез маса, електрически заряд и ъглови движения. Подробности за това как този сигнал от първата гравитационна вълна от черна дупка се съгласува с теорията и са сложни. Интересно е обаче, че първото откритие вече е позволило на физиците да потвърдят многогодишната теория, която досега е била само наблюдения, които не се основават на факти.
"Това откритие също е загадка за астрофизиците", казва Хокинг. - “Масата на всяка от черните дупки е по-голяма от очакваното за онези обекти, които се образуват поради гравитационния колапс на звездата. И така, как се оказаха двете тези черни дупки толкова масивни? ”.
Този въпрос засяга една от най-големите загадки около еволюцията на черната дупка. В момента астрономите се борят да разберат как черните дупки могат да растат и да станат толкова масивни. В единия край на скалата има звездна маса „черна дупка”, която се образува веднага щом масивната звезда стане свръхнова, а също така имаме много доказателства за съществуването на супермасивни гиганти, които живеят в центровете на повечето галактики. Въпреки това, има несъответствие.
Оригиналното интервю на Хокинг:
Ако черните дупки растат чрез сливане и поглъщане на звездна материя, то това трябва да е доказателство за наличието на черни дупки от всякакъв размер. Но „междинната маса“ на черна дупка и черни дупки няколко десетки слънчеви маси по размер рядко ни удивляват и поставят под въпрос теорията за еволюцията на черните дупки. На 14 септември уловихме сигнала за сливането на две черни дупки, 29 и 36 слънчеви маси по размер. Но, както Хокинг посочи, как тези дупки могат да се сливат в едно, ни дава намеци за изследване на процеса на растеж на черните дупки.
Едно е ясно: това е първият път, когато придобихме директно доказателство за сливането на черни дупки и това е ключовият механизъм, който стои в основата на еволюцията на теорията за черните дупки. Така че, ние сме на прав път.
