Objev otevírá novou éru v astronomii

(Dan Tri) - Před deseti lety vědci poprvé slyšeli zvuk vesmíru. Tento objev potvrdil důležitou Einsteinovu předpověď a otevřel novou éru astronomie.

Vlevo: Fyzik Albert Einstein, vpravo: pan Carl Knox - specialista na kreativní technologie a vědeckou vizualizaci, Swinburne University of Technology, Austrálie.

To byl první objev gravitačních vln. Potvrdil klíčovou předpověď Einsteinovy ​​obecné teorie relativity. Nyní nový objev gravitačních vln potvrdil teorii Stephena Hawkinga – dalšího „obra“ v oblasti astronomie.

Co jsou gravitační vlny?

Gravitační vlny jsou „vlnky“ v časoprostoru, které se šíří rychlostí světla. Jsou vytvářeny masivními objekty, které jsou extrémně rychle zrychlovány, jako jsou srážky černých děr nebo slučování masivních hvězdných zbytků zvaných neutronové hvězdy.

Tyto vlnky šířící se vesmírem byly poprvé přímo pozorovány 14. září 2015 dvěma detektory laserové interferometrické gravitační vlnové observatoře (LIGO) v USA.

Tento první signál s názvem GW150914 pocházel ze srážky dvou černých děr, z nichž každá měla více než 30krát větší hmotnost než Slunce a byla od Země vzdálena více než miliardu světelných let.

Toto byl první přímý důkaz gravitačních vln, jak předpověděla Einsteinova teorie relativity o 100 let dříve. Za tento objev získali tři vědci Rainer Weiss, Barry Barish a Kip Thorne Nobelovu cenu za fyziku za rok 2017.

Simulace ukazuje gravitační vlny vytvořené dvěma černými dírami obíhajícími kolem sebe ( Video : MPI).

Stovky signálů za méně než deset let

Od roku 2015 bylo pomocí radioteleskopu LIGO a italského detektoru Virgo a japonského detektoru KAGRA pozorováno více než 300 gravitačních vln.

Jen před několika týdny oznámila mezinárodní kolaborace LIGO/Virgo/KAGRA nejnovější výsledky svého čtvrtého pozorování, které více než zdvojnásobily počet známých gravitačních vln.

Deset let po prvním objevu nedávno mezinárodní spolupráce zahrnující australské vědce z Centra pro objevování gravitačních vln (OzGrav) Australské výzkumné rady oznámila nový signál gravitační vlny s názvem GW250114.

Tento signál je téměř dokonalou kopií prvního signálu gravitační vlny s kódovým označením GW150914.

Pozorovaná gravitační vlna GW250114 (LVK 2025). Pozorovací data jsou zobrazena světle šedou barvou. Hladká modrá křivka představuje nejlépe shodný teoretický model průběhu, který vykazuje vynikající shodu s pozorovaným signálem.

Srážka s černou dírou, která způsobila vznik GW250114, má velmi podobné fyzikální vlastnosti jako GW150914. Díky významnému vylepšení detektorů gravitačních vln v posledním desetiletí však byl nový signál pozorován mnohem jasněji (téměř čtyřikrát silnější než u GW150914).

Zajímavé je, že nám to umožňuje otestovat myšlenky dalšího průkopnického fyzika. Tím je Stephen Hawking.

Hawking měl také pravdu.

Před více než 50 lety fyzici Stephen Hawking a Jacob Bekenstein formulovali soubor zákonů popisujících černé díry.

Hawkingův druhý zákon mechaniky černých děr, známý také jako Hawkingova věta o ploše, říká, že plocha horizontu událostí černé díry se musí neustále zvětšovat. Jinými slovy, černé díry se nemohou zhroutit.

Bekenstein mezitím ukázal, že plocha černé díry přímo souvisí s její entropií (nebo neuspořádaností). Druhý termodynamický zákon nám říká, že entropie se musí neustále zvyšovat: vesmír se neustále stává neuspořádanějším. Protože entropie černé díry se musí v průběhu času také zvyšovat, říká nám to, že se musí zvětšovat i její plocha.

Jak můžeme tyto myšlenky otestovat? Ukazuje se, že srážky mezi černými dírami jsou k tomu perfektním nástrojem. Přesnost nového měření umožňuje vědcům provést dosud nejpřesnější test Hawkingovy věty o ploše.

Předchozí experimenty s první detekcí, GW15091, naznačovaly, že signál je v souladu s Hawkingovým zákonem, ale nemohly to s jistotou potvrdit.

Černé díry jsou překvapivě jednoduché objekty. Plocha horizontu černé díry závisí na její hmotnosti a rotaci, což jsou jediné parametry potřebné k popisu astronomické černé díry. Hmotnost a rotace zase určují tvar gravitačních vln.

Samostatným měřením hmotností a rotací přilétajícího páru černých děr a jejich porovnáním s hmotností a rotací konečné černé díry zbývající po srážce byli vědci schopni porovnat plochu dvou jednotlivých srážejících se černých děr s plochou konečné černé díry.

Data vykazují vynikající shodu s teoretickou předpovědí, že by se plocha měla zvětšovat, což silně podporuje Hawkingův zákon.

Budoucí pozorování gravitačních vln nám umožní otestovat exotičtější vědecké teorie a možná i prozkoumat povahu chybějících složek vesmíru, temné hmoty a temné energie.

Zdroj: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/phat-hien-mo-ra-ky-nguyen-moi-trong-thien-van-hoc-20250930235223429.htm