Detekce gravitačních vln potvrzuje „proroctví“ Einsteina a Hawkinga o černých dírách

Vědci právě zaznamenali nejpodrobnější signál gravitační vlny ze srážky černé díry, čímž poprvé potvrdili správnost dvou důležitých předpovědí Einsteina a Hawkinga o černých dírách.

Když se dvě černé díry sloučí, vytvářejí ve vesmíru vlny zvané gravitační vlny. Detektory na Zemi dokáží tyto signály „zachytit“ a pomoci tak vědcům lépe porozumět vesmíru – Foto: Maggie Chiang/Simons Foundation

Černé díry, „kosmické monstra“ s gravitační přitažlivostí tak silnou, že ani světlo nemůže uniknout, jsou pro vědce již dlouho fascinujícím tématem.

Přestože se černé díry objevily v teoretických dílech Alberta Einsteina před více než stoletím a ve 20. století je rozsáhle studoval Stephen Hawking, zůstávají kvůli své „neviditelné“ povaze nejméně dostupným objektem ve vesmíru.

Gravitační vlny: klíč k otevření dveří výzkumu černých děr

V roce 2015 zaznamenala observatoř gravitačních vln LIGO (USA) poprvé gravitační vlny, tedy vlnění v prostoru a čase způsobené srážkou dvou černých děr daleko ve vesmíru. Tento objev byl přirovnán k „otevření nového smyslu“ pro pozorování vesmíru a také poskytl příležitost k přímému ověření teorií o černých dírách.

Počáteční data však nejsou dostatečně podrobná, aby potvrdila dvě důležité předpovědi.

Jednou z nich je Einsteinova Kerrova teorie . Podle obecné relativity lze černé díry popsat pouze dvěma základními vlastnostmi: hmotností a spinem. Všechny ostatní vlastnosti „zmizí“ při pádu do černé díry, což je známé jako „věta o bezvlasech“.

Druhou je Hawkingova věta o ploše . Stephen Hawking v roce 1971 předpověděl, že plocha horizontu událostí černé díry, hranice, ze které nic nemůže uniknout, může zůstat stejná nebo se v průběhu času pouze zvětšovat, nikdy se nezmenšovat.

Toto je vnímáno jako princip podobný druhému termodynamickému zákonu, který říká, že entropie (stupeň neuspořádanosti) vesmíru neustále roste.

Průlom po deseti letech

Podle Sciencedaily nedávno mezinárodní kolaborace LIGO-Virgo-KAGRA zveřejnila nové výsledky výzkumu v časopise Physical Review Letters . Zaznamenali dosud nejpodrobnější signál gravitačních vln, pocházející ze srážky dvou černých děr (událost GW250114), čímž vznikla obří černá díra s hmotností 63krát větší než Slunce a rotující až 100krát za sekundu.

Díky špičkové technologii vědci poprvé získali „úplný obraz“ stavu před i po sloučení dvou černých děr. Z těchto dat potvrdili současně dvě hypotézy:

Černé díry jsou skutečně přesně popsány hmotností a spinem, přesně jak předpovídala Einsteinova obecná teorie relativity.

Plocha horizontu událostí se po sloučení zvětšuje až poté, co se to stane, v souladu s Hawkingovou větou o ploše.

Einstein (vpravo) a Hawking (vlevo) měli přesné odhady povahy černých děr - Foto: MashableIndia

Od černých děr k povaze vesmíru

Důkaz Hawkingovy věty odhaluje zvláštní podobnost mezi černými dírami a termodynamikou. Jinými slovy, růst plochy černé díry je jako nárůst entropie, což naznačuje, že černé díry mohou být „matematickým oknem“ do našeho chápání podstaty prostoru, času a největšího úsilí moderní fyziky: sjednocení obecné relativity a kvantové mechaniky do teorie kvantové gravitace.

„Toto je dosud nejjasnější důkaz toho, že černé díry ve vesmíru skutečně odpovídají Einsteinově teorii,“ řekl Maximiliano Isi, člen výzkumného týmu. „Skutečnost, že plocha černé díry se řídí stejným zákonem jako entropie, má hluboké důsledky pro podstatu vesmíru.“

V příštím desetiletí budou detektory gravitačních vln desetkrát citlivější než dnes. Nástupce vesmírné antény laserového interferometru, která je ve výstavbě, slibuje zachycení vibrací ze supermasivních černých děr v centrech galaxií.

Více než 100 let poté, co Einstein předpověděl černé díry pomocí matematických rovnic, a více než půl století poté, co to Hawking teoreticky dokázal, lidstvo nyní začalo přímo „slyšet“ a „vidět“ signály, které jim dávají za pravdu.

Černé díry, které kdysi existovaly pouze ve vědeckých knihách, se před zraky astronomů postupně stávají „skutečnými“ entitami a každý zaznamenaný signál gravitační vlny je krokem vpřed, který pomáhá lidem lépe pochopit tajemný vesmír, ve kterém žijeme.

Zpět k tématu

MINH HAI

Zdroj: https://tuoitre.vn/phat-hien-song-hap-dan-xac-nhan-tien-tri-cua-einstein-va-hawking-ve-ho-den-20250913075131812.htm