A gravitációs hullámok észlelése megerősíti Einstein és Hawking „jóslatát” a fekete lyukakról.

A tudósok most rögzítették egy fekete lyuk ütközéséből származó legrészletesebb gravitációs hullámjeleket, ezzel először megerősítve Einstein és Hawking két fontos jóslatát a fekete lyukakról.

Amikor két fekete lyuk egyesül, gravitációs hullámoknak nevezett hullámokat hoznak létre az űrben. A földi detektorok képesek „befogni” ezeket a jeleket, segítve a tudósokat abban, hogy jobban megértsék az univerzumot. - Fotó: Maggie Chiang/Simons Alapítvány

A fekete lyukak, ezek a hatalmas gravitációs vonzással rendelkező „kozmikus szörnyetegek”, amelyek elől még a fény sem tud elmenekülni, régóta lenyűgöző témát jelentenek a tudósok számára.

Annak ellenére, hogy Albert Einstein elméleti munkáiban több mint egy évszázaddal ezelőtt megjelentek, és Stephen Hawking is behatóan vizsgálta őket a 20. században, a fekete lyukak "láthatatlan" természetük miatt továbbra is a világegyetem legmegközelíthetetlenebb témái.

Gravitációs hullámok: a kulcs a fekete lyukak tanulmányozásához.

2015-ben a LIGO Gravitációs Hullám Obszervatórium (USA) elsőként észlelt gravitációs hullámokat – a térben és időben fellépő fodrozódásokat, amelyeket két fekete lyuk ütközése okoz a távoli univerzumban. Ezt a felfedezést a világegyetem megfigyelésének „új érzékének megnyitásához” hasonlították, és lehetőséget adott a fekete lyukakkal kapcsolatos elméletek közvetlen tesztelésére is.

A kezdeti adatok azonban nem elég részletesek ahhoz, hogy megerősítsék e két kulcsfontosságú előrejelzést.

Az egyik Einstein Kerr-elmélete . Az általános relativitáselmélet szerint a fekete lyukakat csak két alapvető tulajdonsággal lehet leírni: a tömeggel és a spinnel. Minden más tulajdonság „eltűnik”, amikor egy fekete lyukba esnek, ezt a jelenséget „szőrtelen tételnek” nevezik.

Másodszor, ott van Hawking területtétele . Stephen Hawking 1971-ben azt jósolta, hogy egy fekete lyuk eseményhorizontjának területe, az a határ, ahonnan semmi sem tud kitörni, csak állandó maradhat vagy növekedhet az idő múlásával, soha nem csökkenhet.

Ez a termodinamika második főtételéhez hasonló elvnek tekinthető, amely kimondja, hogy az univerzum entrópiája (a rendezetlenség mértéke) folyamatosan növekszik.

Áttörés egy évtized után

A Sciencedaily szerint a LIGO-Virgo-KAGRA nemzetközi együttműködés nemrégiben új kutatási eredményeket tett közzé a Physical Review Letters folyóiratban. A valaha volt legrészletesebb gravitációs hullámjeleket rögzítették, amelyek két fekete lyuk ütközéséből (GW250114 esemény) származnak, és egy szupermasszív fekete lyukat hoznak létre, amelynek tömege 63-szorosa a Napénak, és másodpercenként 100 fordulat/perc sebességgel forog.

Úttörő technológiai fejlesztéseknek köszönhetően a tudósok első alkalommal kaptak „teljes képet” két fekete lyuk egyesülése előtti és utáni eseményekről. Ezekből az adatokból egyidejűleg két hipotézist is megerősítettek:

A fekete lyukakat pontosan leírja a tömegük és a forgásuk, ahogyan azt Einstein általános relativitáselmélete is megjósolta.

Az eseményhorizont területe csak az egyesülés után nőtt, Hawking területtételének megfelelően.

Einstein (jobbra) és Hawking (balra) pontos megfigyeléseket tett a fekete lyukak természetéről - Fotó: MashableIndia

A fekete lyukaktól az univerzum természetéig

Hawking tételének bizonyítása feltűnő párhuzamot tár fel a fekete lyukak és a termodinamika között. Más szóval, a fekete lyuk felületének növekedése hasonló az entrópia növekedéséhez, ami arra utal, hogy a fekete lyukak lehetnek egyfajta „matematikai ablak”, amely lehetővé teszi számunkra, hogy mélyebben megértsük a tér, az idő, sőt a modern fizika legnagyobb erőfeszítésének természetét is: az általános relativitáselmélet és a kvantummechanika egyesítését a kvantumgravitációban.

Maximiliano Isi, a kutatócsoport tagja kijelentette: „Ez a mai napig a legegyértelműbb bizonyíték arra, hogy az űrben lévő fekete lyukak valóban hasonlítanak arra, amit Einstein leírt az elméletében. Az a tény, hogy a fekete lyuk felülete hasonló entrópiamintázatot követ, mélyreható következményekkel jár az univerzum természetére nézve.”

A következő évtizedben a gravitációs hullámdetektorok tízszer érzékenyebbek lesznek, mint manapság. A lézerinterferométer űrantenna utódprojektje építés alatt áll, és ígéretet tesz arra, hogy a galaxisok középpontjában található szupermasszív fekete lyukak rezgéseit rögzítse.

Több mint 100 évvel azután, hogy Einstein matematikai egyenletek segítségével megjósolta a fekete lyukak létezését, és több mint fél évszázaddal azután, hogy Hawking elméletileg bebizonyította, az emberiség most elkezdte közvetlenül „hallani” és „látni” azokat a jeleket, amelyek alátámasztják ezeket a jeleket.

A korábban csak tudományos könyvekben létező fekete lyukak fokozatosan „valódi” entitássá válnak a csillagászok szeme előtt, és minden rögzített gravitációs hullámjel egy lépés előre abban, hogy az emberiség jobban megértse a titokzatos univerzumot, amelyben élünk.

Vissza a témához

MINH HAI

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