Ez volt a gravitációs hullámok első felfedezése . Ez bizonyította Einstein általános relativitáselméletének egyik kulcsfontosságú jóslatát. Most a gravitációs hullámok új felfedezése igazolta Stephen Hawking – a csillagászat egy másik „óriásának” – egy elméletét.
Mik azok a gravitációs hullámok?
A gravitációs hullámok a tér-idő szövetében keletkező „fodrozódások”, amelyek fénysebességgel terjednek. Ezeket hatalmas objektumok hozzák létre, amelyek rendkívül gyorsan gyorsulnak, például ütköző fekete lyukak vagy hatalmas csillagmaradványok, úgynevezett neutroncsillagok egyesülése.
Ezeket az univerzumon átterjedő fodrozódásokat először 2015. szeptember 14-én figyelték meg közvetlenül az egyesült államokbeli Lézerinterferométeres Gravitációs Hullám Obszervatórium (LIGO) két detektora.
Az első jel, a GW150914, két fekete lyuk ütközéséből származott, amelyek mindegyike több mint 30-szorosa a Nap tömegének, és több mint egymilliárd fényévnyire vannak a Földtől.
Ez volt a gravitációs hullámok első közvetlen bizonyítéka, ahogyan azt Einstein relativitáselmélete 100 évvel korábban megjósolta. Ezért a felfedezésért három tudós, Rainer Weiss, Barry Barish és Kip Thorne kapta a 2017-es fizikai Nobel-díjat.
A szimuláció két egymás körül keringő fekete lyuk által keltett gravitációs hullámokat mutat be ( Videó : MPI).
Több száz jel kevesebb mint egy évtized alatt
2015 óta a LIGO több mint 300 gravitációs hullámot figyelt meg az olasz Virgo és a japán KAGRA detektorokkal együtt.
Alig néhány héttel ezelőtt a nemzetközi LIGO/Virgo/KAGRA együttműködés bejelentette negyedik megfigyelésének legújabb eredményeit, amelyek több mint kétszeresére növelték az ismert gravitációs hullámok számát.
Tíz évvel az első felfedezés után egy nemzetközi együttműködés, amelyben az Ausztrál Kutatási Tanács Gravitációs Hullám Felfedező Központjának (OzGrav) ausztrál tudósai is részt vettek, nemrégiben bejelentett egy új gravitációs hullámjelet, a GW250114-et.
Ez a jel az első, GW150914 kódszámú gravitációs hullámjel szinte tökéletes másolata.
A GW250114 jelű fekete lyuk ütközése nagyon hasonló fizikai tulajdonságokkal rendelkezik, mint a GW150914. Az elmúlt évtizedben a gravitációs hullámdetektorok jelentős fejlesztéseinek köszönhetően azonban az új jelet sokkal tisztábban lehetett látni (majdnem négyszer erősebben, mint a GW150914 jelűt).
Az érdekes az, hogy lehetővé teszi számunkra, hogy egy másik úttörő fizikus, Stephen Hawking gondolatait teszteljük.
Hawkingnak is igaza volt.
Több mint 50 évvel ezelőtt Stephen Hawking és Jacob Bekenstein fizikusok megfogalmazták a fekete lyukakat leíró törvények egy sorát.
Hawking második fekete lyuk mechanikai főtétele, más néven Hawking területtétele, kimondja, hogy egy fekete lyuk eseményhorizontjának területe mindig növekednie kell. Más szóval, a fekete lyukak nem tudnak összeomlani.
Eközben Bekenstein kimutatta, hogy egy fekete lyuk területe közvetlenül összefügg az entrópiájával (vagy rendezetlenségével). A termodinamika második főtétele kimondja, hogy az entrópiának mindig növekednie kell: az univerzum mindig rendezetlenebbé válik. Mivel a fekete lyuk entrópiájának is növekednie kell az idő múlásával, ez azt jelenti, hogy a területének is növekednie kell.
Hogyan tesztelhetjük ezeket az ötleteket? Kiderült, hogy a fekete lyukak ütközései a tökéletes eszközök erre. Az új mérés pontossága lehetővé teszi a tudósok számára, hogy a mai napig a legpontosabb tesztet végezzék el Hawking területtételére.
Az első detektált jel, a GW15091 felhasználásával végzett korábbi kísérletek arra utaltak, hogy a jel összhangban van Hawking törvényével, de ezt nem tudták teljes bizonyossággal megerősíteni.
A fekete lyukak meglepően egyszerű objektumok. A fekete lyuk horizontjának területe a tömegétől és a forgásától függ, amelyek az egyetlen paraméterek, amelyek egy csillagászati fekete lyuk leírásához szükségesek. A tömeg és a forgás viszont meghatározza a gravitációs hullámok alakját.
A beérkező fekete lyukpár tömegének és spinjének külön-külön történő mérésével, majd az ütközés után megmaradt utolsó fekete lyuk tömegével és spinjével való összehasonlításával a tudósok össze tudták hasonlítani a két ütköző fekete lyuk területét az utolsó fekete lyuk területével.
Az adatok kiválóan egyeznek az elméleti jóslattal, miszerint a területnek növekednie kellene, ami erősen alátámasztja Hawking törvényét.
A gravitációs hullámok jövőbeli megfigyelései lehetővé teszik számunkra, hogy egzotikusabb tudományos elméleteket teszteljünk, és talán még a világegyetem hiányzó komponenseinek, a sötét anyagnak és a sötét energiának a természetét is megvizsgáljuk.
Forrás: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/phat-hien-mo-ra-ky-nguyen-moi-trong-thien-van-hoc-20250930235223429.htm
Hozzászólás (0)