De detectie van zwaartekrachtgolven bevestigt Einsteins en Hawkings 'voorspelling' over zwarte gaten.

Wetenschappers hebben zojuist de meest gedetailleerde zwaartekrachtgolfsignalen van een botsing tussen zwarte gaten vastgelegd, waarmee voor het eerst twee belangrijke voorspellingen van Einstein en Hawking over zwarte gaten worden bevestigd.

Wanneer twee zwarte gaten samensmelten, creëren ze rimpelingen in de ruimte die zwaartekrachtgolven worden genoemd. Detectoren op aarde kunnen deze signalen 'opvangen', waardoor wetenschappers het universum beter kunnen begrijpen. - Foto: Maggie Chiang/Simons Foundation

Zwarte gaten, deze "kosmische monsters" met een zo immense zwaartekracht dat zelfs licht er niet aan kan ontsnappen, zijn al lange tijd een fascinerend onderwerp voor wetenschappers.

Hoewel zwarte gaten meer dan een eeuw geleden al in de theoretische werken van Albert Einstein voorkwamen en in de 20e eeuw uitgebreid werden bestudeerd door Stephen Hawking, blijven ze vanwege hun "onzichtbare" aard het meest ontoegankelijke onderwerp in het universum.

Zwaartekrachtgolven: de sleutel tot het bestuderen van zwarte gaten.

In 2015 detecteerde het LIGO Gravitational-Wave Observatory (VS) voor het eerst zwaartekrachtgolven – rimpelingen in ruimte en tijd veroorzaakt door de botsing van twee zwarte gaten in het verre heelal. Deze ontdekking werd vergeleken met het "openen van een nieuwe manier" om het heelal te observeren en bood tevens de mogelijkheid om theorieën over zwarte gaten direct te testen.

De eerste gegevens zijn echter niet gedetailleerd genoeg om deze twee belangrijke voorspellingen te bevestigen.

Een daarvan is Einsteins Kerr-theorie . Volgens de algemene relativiteitstheorie kunnen zwarte gaten alleen worden beschreven door twee fundamentele eigenschappen: massa en spin. Alle andere kenmerken "verdwijnen" wanneer je in een zwart gat valt, een fenomeen dat bekend staat als de "haarloze stelling".

Ten tweede is er de oppervlaktestelling van Hawking. In 1971 voorspelde Stephen Hawking dat de oppervlakte van de waarnemingshorizon van een zwart gat, de grens waar niets aan kan ontsnappen, in de loop der tijd alleen maar constant kan blijven of kan toenemen, en nooit kan afnemen.

Dit wordt gezien als een principe dat vergelijkbaar is met de tweede wet van de thermodynamica, die stelt dat de entropie (de mate van wanorde) van het universum altijd toeneemt.

Een doorbraak na tien jaar.

Volgens Sciencedaily heeft de internationale samenwerking LIGO-Virgo-KAGRA onlangs nieuwe onderzoeksresultaten gepubliceerd in het tijdschrift Physical Review Letters . Ze registreerden de meest gedetailleerde zwaartekrachtgolfsignalen ooit, afkomstig van de botsing van twee zwarte gaten (gebeurtenis GW250114), waarbij een supermassief zwart gat ontstond met een massa van 63 keer die van de zon en een rotatiesnelheid van 100 omwentelingen per seconde.

Dankzij baanbrekende technologische vooruitgang hebben wetenschappers voor het eerst een "compleet beeld" gekregen van zowel de gebeurtenissen vóór als na de samensmelting van twee zwarte gaten. Aan de hand van deze gegevens hebben ze tegelijkertijd twee hypotheses bevestigd:

Zwarte gaten worden nauwkeurig beschreven door hun massa en rotatie, precies zoals voorspeld door Einsteins algemene relativiteitstheorie.

Het oppervlak van de waarnemingshorizon is na de fusie alleen maar toegenomen, in overeenstemming met de oppervlaktestelling van Hawking.

Einstein (rechts) en Hawking (links) deden nauwkeurige observaties over de aard van zwarte gaten - Foto: MashableIndia

Van zwarte gaten tot de aard van het universum

Het bewijs van Hawkings stelling onthult een opvallende parallel tussen zwarte gaten en thermodynamica. Met andere woorden, de groei van het oppervlak van een zwart gat is vergelijkbaar met de toename van entropie, wat impliceert dat zwarte gaten een "mathematisch venster" zouden kunnen zijn dat ons in staat stelt een dieper begrip te krijgen van de aard van ruimte, tijd en zelfs de grootste inspanning van de moderne natuurkunde: het verenigen van de algemene relativiteitstheorie en de kwantummechanica tot kwantumzwaartekracht.

Maximiliano Isi, lid van het onderzoeksteam, verklaarde: "Dit is het duidelijkste bewijs tot nu toe dat zwarte gaten in de ruimte daadwerkelijk lijken op wat Einstein in zijn theorie beschreef. Het feit dat het oppervlak van een zwart gat een vergelijkbaar entropiepatroon volgt, heeft zeer belangrijke implicaties voor de aard van het universum."

In de komende tien jaar zullen detectoren voor zwaartekrachtgolven tien keer gevoeliger zijn dan nu. Het opvolgerproject van de Laser Interferometer Space Antenna is in aanbouw en belooft trillingen van supermassieve zwarte gaten in het centrum van sterrenstelsels op te vangen.

Meer dan 100 jaar nadat Einstein het bestaan ​​van zwarte gaten voorspelde met behulp van wiskundige vergelijkingen, en meer dan een halve eeuw nadat Hawking het theoretisch bewees, is de mensheid nu begonnen de signalen die hun voorspellingen bevestigen, direct te "horen" en "zien".

Zwarte gaten, die voorheen alleen in wetenschappelijke boeken bestonden, worden geleidelijk aan een 'echt' fenomeen voor de ogen van astronomen, en elk geregistreerd zwaartekrachtgolfsignaal is een stap voorwaarts in het helpen van de mensheid om het mysterieuze universum waarin we leven beter te begrijpen.

Terug naar het onderwerp

MINH HAI

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