Gravitationsvågsdetektering bekräftar Einsteins och Hawkings "profetia" om svarta hål

Forskare har just registrerat den mest detaljerade gravitationsvågsignalen från en kollision med svarta hål, och bekräftar därmed för första gången att två viktiga förutsägelser av Einstein och Hawking om svarta hål är korrekta.

När två svarta hål smälter samman skapar de krusningar i rymden som kallas gravitationsvågor. Detektorer på jorden kan "fånga" dessa signaler, vilket hjälper forskare att bättre förstå universum - Foto: Maggie Chiang/Simons Foundation

Svarta hål, "kosmiska monster" med en så stark gravitationskraft att inte ens ljus kan undkomma, har länge varit ett fascinerande ämne för forskare.

Trots att de förekom i Albert Einsteins teoretiska verk för mer än ett sekel sedan och studerades utförligt av Stephen Hawking under 1900-talet, är svarta hål fortfarande det mest oåtkomliga ämnet i universum på grund av deras "osynliga" natur.

Gravitationsvågor: nyckeln till att öppna dörren till forskning om svarta hål

År 2015 registrerade LIGO Gravitational Wave Observatory (USA) för första gången gravitationsvågor, krusningar i rum och tid orsakade av att två svarta hål kolliderade långt borta i universum. Denna upptäckt liknades vid att "öppna ett nytt sinne" för att observera universum, och gav också möjlighet att direkt verifiera teorier om svarta hål.

De preliminära uppgifterna är dock inte tillräckligt detaljerade för att bekräfta två viktiga förutsägelser.

En är Einsteins Kerrteori . Enligt den allmänna relativitetsteorin kan svarta hål beskrivas med endast två grundläggande egenskaper: massa och spinn. Alla andra egenskaper "försvinner" när man faller in i ett svart hål, känt som "hårlöshetssatsen".

Den andra är Hawkings areasats . Stephen Hawking förutspådde 1971 att arean av ett svart håls händelsehorisont, gränsen från vilken ingenting kan undkomma, bara kan förbli densamma eller öka över tid, aldrig minska.

Detta ses som en princip som liknar termodynamikens andra huvudsats, som säger att universums entropi (grad av oordning) alltid ökar.

Genombrott efter ett decennium

Enligt Sciencedaily publicerade det internationella samarbetet LIGO-Virgo-KAGRA nyligen nya forskningsresultat i tidskriften Physical Review Letters . De registrerade den mest detaljerade gravitationsvågsignalen någonsin, som härrörde från kollisionen mellan två svarta hål (händelse GW250114), vilket bildade ett gigantiskt svart hål med en massa 63 gånger solens och roterande upp till 100 gånger per sekund.

Tack vare den senaste tekniken har forskare för första gången fått en "fullständig bild" av både före och efter sammanslagningen av två svarta hål. Utifrån dessa data har de bekräftat två hypoteser samtidigt:

Svarta hål beskrivs faktiskt exakt av massa och spinn, precis som förutspått av Einsteins allmänna relativitetsteori.

Händelsehorisontens area ökar först efter sammanslagningen, i enlighet med Hawkings areasats.

Einstein (höger) och Hawking (vänster) hade korrekta bedömningar av svarta håls natur - Foto: MashableIndia

Från svarta hål till universums natur

Beviset för Hawkings sats avslöjar en märklig parallell mellan svarta hål och termodynamik. Med andra ord liknar tillväxten av ett svart håls area en ökning av entropin, vilket antyder att svarta hål kan vara ett "matematiskt fönster" in i vår förståelse av rummets, tidens natur och den moderna fysikens största strävan: att förena den allmänna relativitetsteorin och kvantmekaniken i en teori om kvantgravitation.

”Detta är det tydligaste beviset hittills för att svarta hål i universum verkligen överensstämmer med Einsteins teori”, säger Maximiliano Isi, medlem i forskargruppen. ”Det faktum att arean av ett svart hål lyder samma lag som entropin har djupgående konsekvenser för universums natur.”

Under det kommande decenniet kommer gravitationsvågsdetektorer att vara 10 gånger känsligare än de är idag. En efterföljare till Laser Interferometer Space Antenna, som är under konstruktion, lovar att fånga upp vibrationer från supermassiva svarta hål i galaxernas centrum.

Mer än 100 år efter att Einstein förutspådde svarta hål med matematiska ekvationer, och mer än ett halvt sekel efter att Hawking bevisade det teoretiskt, har mänskligheten nu börjat direkt "höra" och "se" de signaler som bevisar att de har rätt.

Svarta hål, som en gång bara existerade i vetenskapliga böcker, blir gradvis "verkliga" entiteter inför astronomernas ögon, och varje inspelad gravitationsvågssignal är ett steg framåt för att hjälpa människor att bättre förstå det mystiska universum vi lever i.

Tillbaka till ämnet

MINH HAI

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