Гравитационные волны подтвердили теории Эйнштейна и Хокинга: «Самый ясный взгляд на природу черных дыр»

Обсерватория LIGO отметила десятилетие своей работы новым научным прорывом: ученым удалось зарегистрировать рекордно четкий сигнал гравитационных волн, который подтвердил ключевые предсказания Альберта Эйнштейна, Стивена Хокинга и Роя Керра. Более того, исследователи считают, что эти данные открывают путь к созданию единой теории квантовой гравитации.

Космическое «эхо» черных дыр

Гравитационные волны — это рябь в пространстве-времени, существование которой было предсказано Эйнштейном еще в 1915 году в рамках общей теории относительности. LIGO (Лазерная интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория) зафиксировала новый мощный сигнал под кодовым названием GW250114, возникший в результате столкновения двух черных дыр массой около 32 Солнц каждая. «GW250114 — это самый громкий сигнал гравитационных волн, который мы когда-либо фиксировали. Если предыдущие события можно было сравнить с шепотом, то этот стал настоящим криком», — отметил Герайнт Праттен из Университета Бирмингема. Сила сигнала позволила ученым проверить ряд фундаментальных гипотез физики черных дыр с беспрецедентной точностью.

Предсказание Хокинга: горизонты событий только растут

Один из результатов касается знаменитого предсказания Стивена Хокинга и Якоба Бекенштейна 1971 года. Они утверждали, что при слиянии черных дыр площадь их горизонта событий не уменьшается, а всегда увеличивается. Это связано с понятием энтропии — меры хаоса и беспорядка в системе. И действительно: два исходных объекта имели совокупную площадь горизонта около 240 тыс. км² (примерно размер Великобритании). После слияния образовалась новая черная дыра с площадью горизонта 400 тыс. км² — это уже территория, сопоставимая со Швецией. Таким образом, предсказание Хокинга нашло убедительное экспериментальное подтверждение.

Геометрия Керра и «голос черной дыры»

Еще одна проверенная теория принадлежит математику Рою Керру. В 1963 году он описал поведение вращающихся черных дыр, показав, что их можно охарактеризовать всего двумя параметрами: массой и скоростью вращения (спином). После слияния черные дыры входят в так называемую фазу «затухания» — они излучают гравитационные волны на специфических частотах, словно издают голос. Благодаря четкости сигнала GW250114 ученые впервые смогли выделить сразу два таких «тона» и подтвердить, что они подчиняются предсказаниям Керра. «Это одно из самых убедительных доказательств того, что черные дыры в природе действительно ведут себя так, как описывает общая теория относительности», — заявил Максимилиано Иси из Института Флэтайрон.

Путь к квантовой гравитации

Открытие напоминает о первом историческом сигнале LIGO — GW150914, зарегистрированном 14 сентября 2015 года. Тогда волна, пришедшая с расстояния в 1,3 миллиарда световых лет, впервые доказала реальность гравитационных колебаний. Сейчас, спустя десять лет, ученые получили похожий сигнал, но в три раза более мощный, что стало возможным благодаря модернизации оборудования. Сегодня интерферометры LIGO способны измерять деформации пространства в 10 тысяч раз меньше диаметра протона, что в 700 триллионов раз тоньше человеческого волоса.

От идеи к революции в астрономии

Интересно, что когда в 1972 году физик Рай Вайс предложил проект LIGO, многие коллеги сомневались в его осуществимости. Даже будущий нобелевский лауреат Кип Торн признавался, что считал идею почти фантастикой: «Требовалось изобрести совершенно новые технологии, чтобы подавить шум и выделить настоящий сигнал». Но десятилетия труда превратили эту смелую концепцию в одну из самых передовых научных установок в мире.

Значение открытия

Сегодняшний результат не только укрепил позиции общей теории относительности Эйнштейна, но и подтвердил гипотезы Хокинга и Керра, которые десятилетиями оставались чисто теоретическими. Ученые подчеркивают: теперь человечество приблизилось к тому, чтобы объединить квантовую физику и космологию, создав единую теорию гравитации. Как сказал один из участников проекта: «Мы слышим Вселенную, и ее голос становится все громче. Каждое новое событие — это шаг к пониманию самой сути пространства и времени».

• Огромный «череп» в пустыне: астронавты заметили зловещее лицо в вулканическом кратере Сахары
• Не пропустите: пик метеорного потока Ориониды начнётся с ночи – наблюдение под безлунным небом
• Тёмная материя может оказаться не такой уж «тёмной»: учёные нашли её возможные цветовые следы
• Миссия НАСА по поиску экзопланет не разбилась в Техасе — вопреки слухам
• Октябрьское небо: суперлуние и звездопады Драконид и Орионид
• Телескоп Джеймса Уэбба заглянул в сердце звездообразования в нашей Галактике
• NASA представило 10 новых астронавтов для миссий на Луну — и, возможно, на Марс
• Космический каннибал готовится к взрыву: сверхновая будет видна даже днем