Oamenii de știință au folosit un detector de unde gravitaționale pentru a „asculta” cum două găuri negre devin mai mari pe măsură ce fuzionează într-o singură entitate gigantică. Ei au reușit astfel să confirme observațional o teorie deseori contestată a lui Stephen Hawking privind găurile negre.
Detectarea, efectuată de Observatorul de Unde Gravitaționale cu Interferometru Laser (LIGO) pe 14 ianuarie, oferă cea mai bună dovadă de până acum pentru o teorie avansată de faimosul fizician Stephen Hawking în urmă cu mai bine de o jumătate de secol, dar care nu a fost niciodată dovedită în timpul vieții sale.
Studiul bazat pe aceste observații și publicat în Physical Review Letters a fost condus de Adrian G. Abac, doctorand la Institutul Max Planck pentru Fizică Gravitațională din Potsdam, Germania.
LIGO detectează unde gravitaționale – ondulații în structura spațiu-timpului eliberate în timpul celor mai extreme evenimente din cosmos, cum ar fi coliziunile găurilor negre sau ale stelelor neutronice. Prima sa detectare directă a undelor gravitaționale, efectuată acum aproape exact 10 ani, pe 14 septembrie 2015, a confirmat predicțiile lui Albert Einstein despre relativitatea generală prin observarea fuziunii a două găuri negre.
Acum, cu un deceniu de experiență la activ, colaboratorii LIGO au adus numeroase îmbunătățiri detectoarelor – astfel încât fuziunile găurilor negre sunt acum observate aproximativ o dată la trei zile, în loc de o dată pe lună.
În timpul evenimentului detectat pe 14 ianuarie, LIGO a fost martor la fuziunea a două găuri negre, gaura neagră rezultată fiind semnificativ mai mare decât cele două obiecte care intrau în coliziune. Înainte de fuziune, suprafața combinată a celor două găuri negre era de aproximativ 243.000 de kilometri pătrați – aproximativ dimensiunea statului Oregon. După fuziune, prin contrast, gaura neagră unică și nou formată avea o suprafață de aproximativ 400.000 de kilometri pătrați – aproximativ dimensiunea statului California.
Detectarea găurii negre în creștere confirmă o predicție lansată de Hawking în 1971, conform căreia „orizontul evenimentului” – limita exterioară a unei găuri negre dincolo de care nimic nu poate scăpa – nu poate niciodată să scadă în dimensiune, au declarat cercetătorii de la Universitatea Columbia.
Teorema lui Hawking este cunoscută sub numele de a doua lege a mecanicii găurilor negre și este similară cu a doua lege a termodinamicii, care afirmă că entropia nu poate decât să crească în timp. Această teorie îi face acum pe oamenii de știință să trateze găurile negre ca pe niște „obiecte termodinamice”.
Măsurătorile au fost făcute examinând tonalitatea și durata undelor gravitaționale emise pe măsură ce găurile negre au fuzionat. Cercetătorii pot face deducții despre găurile negre prin intermediul undelor lor, deoarece dimensiunea și forma unei găuri negre influențează aceste unde, în același mod în care dimensiunea și forma unui instrument muzical afectează sunetul pe care îl produce.
LIGO include în prezent două detectoare – unul în Hanford, Washington, și unul în Livingston, Louisiana -, iar interferometrele gemene funcționează în mod obișnuit cu interferometrele Virgo din Europa și Kamioka din Japonia. Pe măsură ce cercetătorii continuă să perfecționeze detectorii gemeni ai LIGO, este planificat cel puțin un alt detector, care va îmbunătăți considerabil precizia cu care rețeaua LVK poate localiza sursele de unde gravitaționale.
