Pengesanan gelombang graviti mengesahkan 'ramalan' Einstein dan Hawking tentang lubang hitam

Para saintis baru sahaja merekodkan isyarat gelombang graviti yang paling terperinci daripada perlanggaran lubang hitam, dengan itu mengesahkan buat pertama kalinya dua ramalan penting oleh Einstein dan Hawking tentang lubang hitam adalah betul.

Apabila dua lubang hitam bergabung, mereka mencipta riak di angkasa yang dipanggil gelombang graviti. Pengesan di Bumi boleh "menangkap" isyarat ini, membantu saintis memahami alam semesta dengan lebih baik - Foto: Yayasan Maggie Chiang/Simons

Lubang hitam, "raksasa kosmik" dengan tarikan graviti yang sangat kuat sehingga cahaya pun tidak dapat melarikan diri, telah lama menjadi topik menarik bagi saintis.

Walaupun muncul dalam karya teori Albert Einstein lebih daripada satu abad yang lalu dan dikaji secara meluas oleh Stephen Hawking pada abad ke-20, lubang hitam kekal sebagai subjek yang paling tidak boleh diakses di alam semesta kerana sifatnya yang "tidak kelihatan".

Gelombang graviti: kunci untuk membuka pintu kepada penyelidikan lubang hitam

Pada 2015, Balai Cerap Gelombang Gravitasional LIGO (AS) merekodkan gelombang graviti, riak di angkasa dan masa yang pertama kali disebabkan oleh dua lubang hitam berlanggar jauh di alam semesta. Penemuan ini disamakan dengan "membuka rasa baru" untuk memerhati alam semesta, dan juga memberi peluang untuk mengesahkan secara langsung teori tentang lubang hitam.

Walau bagaimanapun, data awal tidak cukup terperinci untuk mengesahkan dua ramalan penting.

Salah satunya ialah Teori Kerr Einstein. Menurut relativiti am, lubang hitam boleh diterangkan hanya dengan dua sifat asas: jisim dan putaran. Semua sifat lain "hilang" apabila jatuh ke dalam lubang hitam, yang dikenali sebagai "teorem tiada rambut".

Kedua ialah Teorem Kawasan Hawking. Stephen Hawking meramalkan pada tahun 1971 bahawa kawasan ufuk peristiwa lubang hitam, sempadan yang tiada apa-apa boleh lari, hanya boleh kekal sama atau meningkat dari semasa ke semasa, tidak pernah berkurangan.

Ini dilihat sebagai prinsip yang serupa dengan undang-undang kedua termodinamik, yang menyatakan bahawa entropi (darjah gangguan) alam semesta sentiasa meningkat.

Kejayaan selepas sedekad

Menurut Sciencedaily , kerjasama antarabangsa LIGO-Virgo-KAGRA baru-baru ini menerbitkan hasil penyelidikan baharu dalam jurnal Physical Review Letters . Mereka merekodkan isyarat gelombang graviti yang paling terperinci pernah, yang berasal dari perlanggaran dua lubang hitam (peristiwa GW250114), membentuk lubang hitam gergasi dengan jisim 63 kali ganda Matahari dan berputar sehingga 100 kali sesaat.

Terima kasih kepada teknologi canggih, saintis buat pertama kalinya memperoleh "gambaran penuh" sebelum dan selepas penggabungan dua lubang hitam. Daripada data ini, mereka telah mengesahkan dua hipotesis pada masa yang sama:

Lubang hitam sememangnya digambarkan dengan tepat oleh jisim dan putaran, seperti yang diramalkan oleh teori umum relativiti Einstein.

Luas ufuk peristiwa hanya bertambah selepas penggabungan, mengikut teorem kawasan Hawking.

Einstein (kanan) dan Hawking (kiri) mempunyai penilaian yang tepat tentang sifat lubang hitam - Foto: MashableIndia

Dari lubang hitam kepada alam semesta

Bukti teorem Hawking mendedahkan persamaan aneh antara lubang hitam dan termodinamik. Dalam erti kata lain, pertumbuhan kawasan lubang hitam menyerupai peningkatan entropi, membayangkan bahawa lubang hitam mungkin menjadi "tingkap matematik" ke dalam pemahaman kita tentang sifat ruang, masa, dan usaha terbesar fizik moden: menyatukan relativiti am dan mekanik kuantum ke dalam teori graviti kuantum.

"Ini adalah bukti paling jelas bahawa lubang hitam di alam semesta benar-benar sesuai dengan teori Einstein, " kata Maximiliano Isi, ahli pasukan penyelidik. "Hakikat bahawa kawasan lubang hitam mematuhi undang-undang yang sama seperti entropi mempunyai implikasi yang mendalam terhadap sifat alam semesta."

Dalam dekad yang akan datang, pengesan gelombang graviti akan menjadi 10 kali lebih sensitif daripada sekarang. Pengganti Antena Angkasa Interferometer Laser, dalam pembinaan, berjanji untuk menangkap getaran daripada lubang hitam supermasif di pusat galaksi.

Lebih daripada 100 tahun selepas Einstein meramalkan lubang hitam dengan persamaan matematik, dan lebih daripada setengah abad selepas Hawking membuktikannya secara teori, manusia kini telah mula terus "mendengar" dan "melihat" isyarat yang membuktikannya betul.

Lubang hitam, yang dahulunya hanya wujud dalam buku sains, secara beransur-ansur menjadi entiti "nyata" di hadapan mata ahli astronomi, dan setiap isyarat gelombang graviti yang direkodkan adalah satu langkah ke hadapan dalam membantu manusia lebih memahami alam semesta misteri tempat kita hidup.

Kembali ke topik

MINH HAI

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