Η ανίχνευση βαρυτικών κυμάτων επιβεβαιώνει την «προφητεία» των Αϊνστάιν και Χόκινγκ για τις μαύρες τρύπες

Οι επιστήμονες μόλις κατέγραψαν το πιο λεπτομερές σήμα βαρυτικού κύματος από μια σύγκρουση μαύρης τρύπας, επιβεβαιώνοντας έτσι για πρώτη φορά ότι δύο σημαντικές προβλέψεις των Αϊνστάιν και Χόκινγκ σχετικά με τις μαύρες τρύπες είναι σωστές.

Όταν δύο μαύρες τρύπες συγχωνεύονται, δημιουργούν κυματισμούς στο διάστημα που ονομάζονται βαρυτικά κύματα. Οι ανιχνευτές στη Γη μπορούν να «πιάσουν» αυτά τα σήματα, βοηθώντας τους επιστήμονες να κατανοήσουν καλύτερα το σύμπαν - Φωτογραφία: Maggie Chiang/Simons Foundation

Οι μαύρες τρύπες, «κοσμικά τέρατα» με βαρυτική έλξη τόσο ισχυρή που ούτε το φως δεν μπορεί να ξεφύγει, αποτελούν εδώ και καιρό ένα συναρπαστικό θέμα για τους επιστήμονες.

Παρά το γεγονός ότι εμφανίστηκαν στα θεωρητικά έργα του Άλμπερτ Αϊνστάιν πριν από περισσότερο από έναν αιώνα και μελετήθηκαν εκτενώς από τον Στίβεν Χόκινγκ τον 20ό αιώνα, οι μαύρες τρύπες παραμένουν το πιο δυσπρόσιτο θέμα στο σύμπαν λόγω της «αόρατης» φύσης τους.

Βαρυτικά κύματα: το κλειδί για να ανοίξει η πόρτα στην έρευνα για τις μαύρες τρύπες

Το 2015, το Παρατηρητήριο Βαρυτικών Κυμάτων LIGO (ΗΠΑ) κατέγραψε για πρώτη φορά βαρυτικά κύματα, κυματισμούς στον χώρο και τον χρόνο που προκαλούνται από δύο μαύρες τρύπες που συγκρούονται μακριά στο σύμπαν. Αυτή η ανακάλυψη παρομοιάστηκε με το «άνοιγμα μιας νέας αίσθησης» για την παρατήρηση του σύμπαντος, και παρείχε επίσης την ευκαιρία να επαληθευτούν άμεσα οι θεωρίες για τις μαύρες τρύπες.

Ωστόσο, τα αρχικά δεδομένα δεν είναι αρκετά λεπτομερή για να επιβεβαιώσουν δύο σημαντικές προβλέψεις.

Μία από αυτές είναι η θεωρία Kerr του Einstein. Σύμφωνα με τη γενική σχετικότητα, οι μαύρες τρύπες μπορούν να περιγραφούν μόνο από δύο βασικές ιδιότητες: τη μάζα και το σπιν. Όλες οι άλλες ιδιότητες «εξαφανίζονται» όταν πέφτουν σε μια μαύρη τρύπα, κάτι που είναι γνωστό ως «θεώρημα χωρίς τρίχες».

Δεύτερον, το Θεώρημα Εμβαδού του Hawking. Ο Stephen Hawking προέβλεψε το 1971 ότι η περιοχή του ορίζοντα γεγονότων μιας μαύρης τρύπας, το όριο από το οποίο τίποτα δεν μπορεί να ξεφύγει, μπορεί μόνο να παραμείνει η ίδια ή να αυξηθεί με την πάροδο του χρόνου, χωρίς ποτέ να μειωθεί.

Αυτό θεωρείται ως μια αρχή παρόμοια με τον δεύτερο νόμο της θερμοδυναμικής, ο οποίος δηλώνει ότι η εντροπία (βαθμός αταξίας) του σύμπαντος αυξάνεται συνεχώς.

Σημαντική ανακάλυψη μετά από μια δεκαετία

Σύμφωνα με το Sciencedaily , η διεθνής συνεργασία LIGO-Virgo-KAGRA δημοσίευσε πρόσφατα νέα ερευνητικά αποτελέσματα στο περιοδικό Physical Review Letters . Κατέγραψαν το πιο λεπτομερές σήμα βαρυτικού κύματος που έχει καταγραφεί ποτέ, το οποίο προέρχεται από τη σύγκρουση δύο μαύρων τρυπών (γεγονός GW250114), σχηματίζοντας μια γιγάντια μαύρη τρύπα με μάζα 63 φορές μεγαλύτερη από αυτή του Ήλιου και περιστρεφόμενη έως και 100 φορές ανά δευτερόλεπτο.

Χάρη στην τεχνολογία αιχμής, οι επιστήμονες απέκτησαν για πρώτη φορά μια «πλήρη εικόνα» τόσο πριν όσο και μετά τη συγχώνευση δύο μαύρων τρυπών. Από αυτά τα δεδομένα, επιβεβαίωσαν δύο υποθέσεις ταυτόχρονα:

Οι μαύρες τρύπες πράγματι περιγράφονται με ακρίβεια από τη μάζα και το σπιν, ακριβώς όπως προβλέφθηκε από τη γενική θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν.

Η περιοχή του ορίζοντα γεγονότων αυξάνεται μόνο μετά τη συγχώνευση, σύμφωνα με το θεώρημα περιοχής του Hawking.

Ο Αϊνστάιν (δεξιά) και ο Χόκινγκ (αριστερά) είχαν ακριβείς εκτιμήσεις για τη φύση των μαύρων τρυπών - Φωτογραφία: MashableIndia

Από τις μαύρες τρύπες στη φύση του σύμπαντος

Η απόδειξη του θεωρήματος του Χόκινγκ αποκαλύπτει μια παράξενη παραλληλία μεταξύ των μαύρων τρυπών και της θερμοδυναμικής. Με άλλα λόγια, η αύξηση της επιφάνειας μιας μαύρης τρύπας μοιάζει με αύξηση της εντροπίας, υπονοώντας ότι οι μαύρες τρύπες μπορεί να είναι ένα «μαθηματικό παράθυρο» στην κατανόησή μας για τη φύση του χώρου, του χρόνου και το μεγαλύτερο εγχείρημα της σύγχρονης φυσικής: την ενοποίηση της γενικής σχετικότητας και της κβαντομηχανικής σε μια θεωρία της κβαντικής βαρύτητας.

«Αυτή είναι η πιο ξεκάθαρη απόδειξη μέχρι στιγμής ότι οι μαύρες τρύπες στο σύμπαν πράγματι συμμορφώνονται με τη θεωρία του Αϊνστάιν», δήλωσε ο Μαξιμιλιάνο Ίσι, μέλος της ερευνητικής ομάδας. «Το γεγονός ότι η περιοχή μιας μαύρης τρύπας υπακούει στον ίδιο νόμο με την εντροπία έχει βαθιές επιπτώσεις για τη φύση του σύμπαντος».

Την επόμενη δεκαετία, οι ανιχνευτές βαρυτικών κυμάτων θα είναι 10 φορές πιο ευαίσθητοι από ό,τι είναι σήμερα. Ένας διάδοχος της διαστημικής κεραίας Laser Interferometer, που βρίσκεται υπό κατασκευή, υπόσχεται να εντοπίζει δονήσεις από υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες στο κέντρο των γαλαξιών.

Πάνω από 100 χρόνια αφότου ο Αϊνστάιν προέβλεψε τις μαύρες τρύπες με μαθηματικές εξισώσεις, και περισσότερο από μισό αιώνα αφότου ο Χόκινγκ το απέδειξε θεωρητικά, η ανθρωπότητα έχει πλέον αρχίσει να «ακούει» και να «βλέπει» άμεσα τα σήματα που τους δικαιώνουν.

Οι μαύρες τρύπες, που κάποτε υπήρχαν μόνο στα επιστημονικά βιβλία, σταδιακά γίνονται «πραγματικές» οντότητες μπροστά στα μάτια των αστρονόμων, και κάθε καταγεγραμμένο σήμα βαρυτικού κύματος αποτελεί ένα βήμα μπροστά για να βοηθήσει τους ανθρώπους να κατανοήσουν καλύτερα το μυστηριώδες σύμπαν στο οποίο ζούμε.

Επιστροφή στο θέμα

ΜΙΝΧ ΧΑΪ

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