Це відкриття започаткувало нову еру в астрономії.

(Газета Dan Tri) - Десять років тому вчені вперше почули звуки Всесвіту. Це відкриття довело вирішальне передбачення Ейнштейна та відкрило нову еру астрономії.

Ліворуч: фізик Альберт Ейнштейн, праворуч: Карл Нокс – експерт з креативних технологій та наукової візуалізації, Технологічний університет Суїнберна, Австралія.

Це було перше відкриття гравітаційних хвиль. Воно довело ключове передбачення загальної теорії відносності Ейнштейна. Зовсім недавно нове відкриття щодо гравітаційних хвиль підтвердило теорію Стівена Гокінга – ще одного «гіганта» в галузі астрономії.

Що таке гравітаційні хвилі?

Гравітаційні хвилі – це «брижі» в тканині простору-часу, що поширюються зі швидкістю світла. Вони створюються масивними об'єктами, які розганяються до надзвичайно високих швидкостей, такими як зіткнення чорних дір або злиття масивних зоряних залишків, які називаються нейтронними зірками.

Ці брижі, що поширюються у Всесвіті, вперше були безпосередньо спостережені 14 вересня 2015 року двома детекторами в Лазерно-інтерферометричній гравітаційно-хвильовій обсерваторії (LIGO) у Сполучених Штатах.

Цей перший сигнал, відомий як GW150914, виник внаслідок зіткнення двох чорних дір, кожна з яких мала масу понад 30 разів більшу за сонячну та розташована на відстані понад мільярда світлових років від Землі.

Це було перше пряме свідчення існування гравітаційних хвиль, саме так, як передбачала теорія відносності Ейнштейна 100 років тому. За це відкриття троє вчених, Райнер Вайс, Баррі Баріш і Кіп Торн, були удостоєні Нобелівської премії з фізики 2017 року.

Моделювання показує, що гравітаційні хвилі генеруються двома чорними дірами, що обертаються одна навколо одної ( відео : MPI).

Сотні сигналів менш ніж за десятиліття.

З 2015 року LIGO спостерігав понад 300 гравітаційних хвиль, разом з італійським детектором Virgo та японським KAGRA.

Лише кілька тижнів тому міжнародний спільний проект LIGO/Virgo/KAGRA оголосив про останні результати свого четвертого спостереження, які більш ніж удвічі перевищили кількість відомих гравітаційних хвиль.

Через десять років після першого відкриття, міжнародна колаборація, до складу якої входять австралійські вчені з Центру відкриттів гравітаційних хвиль (OzGrav) Австралійської дослідницької ради, нещодавно оголосила про новий сигнал гравітаційної хвилі GW250114.

Цей сигнал є майже ідеальною копією першого сигналу гравітаційної хвилі під кодовою назвою GW150914.

Показано спостережувану гравітаційну хвилю GW250114 (LVK 2025). Спостережувані дані відображені світло-сірим кольором. Плавна синя крива представляє найкраще підходящу теоретичну форму хвилі, демонструючи чудову відповідність спостережуваному сигналу.

Зіткнення чорної діри, яке спричинило GW250114, має дуже схожі фізичні властивості з GW150914. Однак, завдяки значним удосконаленням детекторів гравітаційних хвиль протягом останніх десяти років, новий сигнал видно набагато чіткіше (майже в чотири рази сильніший, ніж GW150914).

Цікаво, що це дозволяє нам перевірити ідеї іншого фізика-новатора: Стівена Гокінга.

Гокінг також мав рацію.

Понад 50 років тому два фізики, Стівен Гокінг та Джейкоб Бекенштейн, сформулювали низку законів, що описують чорні діри.

Другий закон механіки чорних дір Гокінга, також відомий як теорема про площу Гокінга, стверджує, що площа горизонту подій чорної діри повинна завжди збільшуватися. Іншими словами, чорні діри не можуть стискатися.

Тим часом Бекенштейн продемонстрував, що площа поверхні чорної діри безпосередньо пов'язана з її ентропією (або ступенем хаосу). Другий закон термодинаміки говорить нам, що ентропія повинна завжди зростати: Всесвіт завжди стає більш хаотичним. Оскільки ентропія чорної діри також повинна зростати з часом, це говорить нам про те, що її площа поверхні також повинна збільшуватися.

Як ми можемо перевірити ці ідеї? Виявляється, що зіткнення між чорними дірами є ідеальним інструментом. Точність нового вимірювання дозволяє вченим виконати найточнішу на сьогодні перевірку теореми Гокінга про площу.

Попередні експерименти з використанням початкового виявлення GW15091 показали, що цей сигнал узгоджується із законом Хокінга, але це не вдалося остаточно підтвердити.

Чорні діри — це напрочуд прості об'єкти. Площа горизонту чорної діри залежить від її маси та обертання — єдиних параметрів, необхідних для опису астрономічної чорної діри. У свою чергу, маса та обертання визначають форму гравітаційних хвиль.

Окремо вимірявши масу та спін двох чорних дір, що зіткнулися, та порівнявши їх з масою та спіном остаточної чорної діри, що залишилася після зіткнення, вчені змогли порівняти площу поверхні двох чорних дір, що зіткнулися, з площею поверхні остаточної чорної діри.

Дані демонструють чудову відповідність з теоретичними прогнозами щодо збільшення площі, що переконливо підтверджує закон Гокінга.

Майбутні спостереження гравітаційних хвиль дозволять нам перевірити ще дивніші наукові теорії, а можливо, навіть дослідити природу відсутніх компонентів Всесвіту: темної матерії та темної енергії.

Джерело: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/phat-hien-mo-ra-ky-nguyen-moi-trong-thien-van-hoc-20250930235223429.htm