Detekce gravitačních vln potvrzuje Einsteinovo a Hawkingovo „proroctví“ o černých dírách.

Vědci právě zaznamenali nejpodrobnější signály gravitačních vln ze srážky černé díry, čímž poprvé potvrdili dvě důležité předpovědi 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, tyto „kosmické monstra“ s tak silnou gravitační přitažlivostí, 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 tématem ve vesmíru.

Gravitační vlny: klíč k odemčení studia černých děr.

V roce 2015 gravitační vlnová observatoř LIGO (USA) poprvé detekovala gravitační vlny – vlnění v prostoru a čase způsobené srážkou dvou černých děr ve vzdáleném vesmíru. Tento objev byl přirovnán k „otevření nového smyslu“ pro pozorování vesmíru a také poskytl příležitost k přímému testování teorií o černých dírách.

Počáteční data však nejsou dostatečně podrobná, aby potvrdila tyto dvě klíčové 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 jev známý jako „věta o bezsrstosti“.

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

Toto je považováno za 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 signály gravitačních vln, které vznikly srážkou dvou černých děr (událost GW250114), čímž vznikla supermasivní černá díra s hmotností 63krát větší než Slunce a rotující rychlostí 100 otáček za sekundu.

Díky průlomovému technologickému pokroku vědci poprvé získali „úplný obraz“ událostí před i po sloučení dvou černých děr. Z těchto dat současně potvrdili dvě hypotézy:

Černé díry jsou přesně popsány svou hmotností a rotací, přesně jak předpovídala Einsteinova obecná teorie relativity.

Plocha horizontu událostí se po fúzi pouze zvětšila, v souladu s Hawkingovou větou o ploše.

Einstein (vpravo) a Hawking (vlevo) provedli přesná pozorování o povaze černých děr - Foto: MashableIndia

Od černých děr k povaze vesmíru

Důkaz Hawkingovy věty odhaluje nápadnou paralelu mezi černými dírami a termodynamikou. Jinými slovy, růst povrchu černé díry je podobný nárůstu entropie, což naznačuje, že černé díry by mohly být „matematickým oknem“, které nám umožňuje hlouběji porozumět povaze prostoru, času a dokonce i největšímu úsilí moderní fyziky: sjednocení obecné relativity a kvantové mechaniky do kvantové gravitace.

Maximiliano Isi, člen výzkumného týmu, uvedl: „Toto je dosud nejjasnější důkaz toho, že černé díry ve vesmíru skutečně odpovídají tomu, co Einstein popsal ve své teorii. Skutečnost, že povrch černé díry sleduje podobný entropický vzorec, má velmi hluboké důsledky pro podstatu vesmíru.“

Během příštího desetiletí budou detektory gravitačních vln desetkrát citlivější než dnes. Ve výstavbě je nástupnický projekt vesmírné antény laserového interferometru, který 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 dříve existovaly pouze ve vědeckých knihách, se před zraky astronomů postupně stávají „skutečnou“ entitou a každý zaznamenaný signál gravitační vlny je krokem vpřed, který pomáhá lidstvu 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