Yra keletas taisyklių, kurių turi laikytis net patys kraštutiniausi dalykai Visatoje. Pagrindinis juodųjų skylių įstatymas numato, kad jų įvykio horizonto regionas – riba, kur nieko negali pabėgti – niekada neturėtų trauktis. Šis dėsnis yra Hawkingo srities teorija, pavadinta fiziko Stepheno Hawkingo, kuris šią teoriją sukūrė 1971 m., Vardu.

Po penkiasdešimt metų MIT ir kitų šalių fizikai pirmą kartą patvirtino Hawkingo zonos teoriją, naudodami gravitacinių bangų stebėjimus. Jų rezultatai rodomi šiandien fizinės peržiūros žinutės.

Tyrimo metu mokslininkai atidžiau pažvelgė į GW150914 – pirmąjį gravitacinių bangų signalą, kurį 2015 m. Nustatė Lazerio interferometro gravitacinių bangų observatorija (LIGO). Signalas buvo dviejų įkvepiančių bitų produktas Juodosios skylės Tai sukūrė naują juodąją skylę kartu su didžiuliu energijos kiekiu, kuris per erdvės laiką bangavo kaip gravitacinės bangos.

Jei Hawkingo srities teorija yra teisinga, tada ئذ horizonto Naujos juodosios skylės plotas neturėtų būti mažesnis už bendrą originalių juodųjų skylių horizonto plotą. Naujajame tyrime fizikai iš naujo analizavo GW150914 signalą prieš ir po kosminio susidūrimo ir nustatė, kad bendras įvykių horizonto plotas po susijungimo nemažėjo – rezultatą jie praneša 95% pasitikėdami.

Jų išvados yra pirmasis tiesioginis Hawkingo zonos teorijos stebėjimas, kuris buvo matematiškai įrodytas, tačiau gamtoje dar nepastebėtas. Komanda planuoja išbandyti būsimus gravitacinių bangų signalus, kad įsitikintų, ar jie dar labiau patvirtins Hawkingo teoriją, ar bus naujos įstatymus sukančios fizikos ženklas.

„Gali būti, kad bus įvairių kompaktiškų objektų zoologijos sodas, o kai kurie yra juodosios skylės, kurios vadovaujasi Einšteino ir Hawkingo įstatymais, kitos gali būti”, – sako pagrindinis autorius Maximiliano Essie, NASA podoktorantas MIT, Maximiliano Essie. Šiek tiek skirtingų pabaisų “. Kavli astrofizikos ir kosmoso tyrimų institutas. „Taigi nėra taip, kad kartą atlikau šį testą ir jis baigėsi. Aš tai padariau vieną kartą, ir tai yra pradžia.”

Isi bendraautoriai yra Willis Farras iš Stony Brooko universiteto ir Flatirono kompiuterinės astrofizikos centro, Matthew Geisleris iš Kornelio universiteto, Markas Schellas iš „Caltech“ ir Saulius Tiukolsky iš Kornelio universiteto ir „Caltech“.

vizijų era

1971 m. Stephenas Hawkingas pasiūlė srities teoriją, kuria buvo pristatyta daugybė pagrindinių idėjų apie juodųjų skylių mechaniką. Teorija prognozuoja, kad bendras juodosios skylės – ir visų juodųjų skylių visatoje – įvykių horizonto plotas šiuo klausimu niekada neturėtų mažėti. Šis teiginys buvo keista paralelė antram termodinamikos dėsniui, kuriame teigiama, kad entropija arba objekto sutrikimo laipsnis niekada neturėtų mažėti.

Abiejų teorijų panašumas rodo, kad juodosios skylės gali elgtis kaip šilumą skleidžiantys šiluminiai objektai – painus teiginys, nes buvo manoma, kad juodosios skylės dėl savo prigimties niekada neleidžia pabėgti ar spinduliuoti. Galų gale, Hawkingas 1974 m. Iškėlė kvadratu dvi idėjas, parodydamas, kad juodosios skylės gali turėti entropiją ir skleisti spinduliuotę labai ilgą laiką, jei atsižvelgiama į kvantinius efektus. Šis reiškinys buvo pavadintas „Hawkingo spinduliuote“ ir išlieka vienu svarbiausių atradimų apie juodąsias skyles.

„Viskas prasidėjo nuo Hawkingo supratimo, kad bendras juodųjų skylių horizonto plotas niekada negali sumažėti“, – sako Issy. „Zonos kodas apibendrina aštuntojo dešimtmečio aukso amžių, kai buvo sukurtos visos šios idėjos“.

Nuo to laiko Hawkingas ir kiti įrodė, kad srities teorija veikia matematiškai, tačiau iki LIGO nebuvo galimybės ją palyginti su gamta Pirmasis gravitacinių bangų aptikimas.

Išgirdęs rezultatą, Hawkingas greitai susisiekė su LIGO įkūrėju Kipu Thorne’u, Feinmano Caltech teorinės fizikos profesoriumi. Jo klausimas: ar atradimas gali patvirtinti srities teoriją?

Tuo metu tyrėjai neturėjo galimybės išsirinkti reikiamos informacijos signalo viduje, prieš ir po susijungimo, kad nustatytų, ar galutinio horizonto regionas nesumažėjo, kaip teigiama Hawkingo teorijoje. Tik po kelerių metų Isi ir jo kolegos galėjo sukurti techniką, išbandydami regiono įstatymus.

prieš ir po

2019 m. Isi su kolegomis sukūrė tam skirtą technologiją echo ištraukimas استخراج Iškart po GW150914 smailės – momento, kai susidūrė dvi originalios juodosios skylės ir susidarė nauja juodoji skylė. Komanda naudojo šią techniką, norėdama pasirinkti specifinius dažnius arba garsinių efektų tonus, kuriais jie galėjo apskaičiuoti juodosios skylės galutinę masę ir sukimąsi.

Juodosios skylės masė ir sukimasis yra tiesiogiai susiję su jos įvykių horizonto regionu, ir Thorne kreipėsi į juos, prisimindamas Hawkingo užklausą, tęsdamas: ar jie galėtų naudoti tą pačią metodiką, kad palygintų signalą prieš ir po susijungimo, patvirtindami regiono teoriją ?

Tyrėjai priėmė iššūkį ir vėl suskirstė GW150914 signalą į savo piką. Jie sukūrė modelį, skirtą analizuoti signalą prieš smailę, kuris atitinka įkvepiančias juodąsias skyles, ir nustatyti abiejų juodųjų skylių masę ir pasisukimą prieš jiems susijungiant. Remdamiesi šiais skaičiavimais, jie apskaičiavo bendrą savo panoraminį plotą – apytiksliai maždaug 235 000 kvadratinių kilometrų arba maždaug devynis kartus didesnį už Masačusetso dydį.

Tada jie naudojo savo ankstesnę techniką, norėdami išgauti naujai susidariusios juodosios skylės „žiedą“ ar atšokimus, kurie apskaičiavo jos masę, pasisukimą ir galiausiai horizonto plotą, kuris, jų manymu, buvo 367 000 kvadratinių kilometrų (apie 13 kartų įlankos valstijos plotas).

„Duomenys su didžiuliu pasitikėjimu rodo, kad po susijungimo horizonto plotas padidėjo ir kad teritorijos įstatymai yra patenkinti labai didele tikimybe”, – sako Issy. „Buvo palengvinta, kad mūsų rezultatas atitinka modelį, kurio tikimės, ir patvirtina mūsų supratimą apie šiuos sudėtingus juodosios skylės susijungimus”.

Komanda planuoja atlikti papildomus bandymus Hawkingo rajone teorija, ir kitos senosios juodųjų skylių mechanikos teorijos, panaudojant LIGO ir Mergelės, jos kolegos Italijoje, duomenis.

„Džiugina tai, kad galime naujais ir novatoriškais būdais galvoti apie gravitacinių bangų duomenis ir sugalvoti klausimus, kurių anksčiau manėme negalintys“, – sako Issy. „Mes galime ir toliau rinkti informaciją, kuri kalba tiesiogiai apie tai, ką mes manome suprantantys. Vieną dieną šie duomenys gali atskleisti tai, ko nesitikėjome”.

Ši istorija yra pakartotinai paskelbta leidus „MIT News“ (web.mit.edu/newsoffice/), populiari svetainė, kurioje pateikiamos naujienos, susijusios su moksliniais tyrimais, inovacijomis ir švietimu MIT.