Kas atsitinka, kai susiduria dvi juodosios skylės? Mokslininkai pirmą kartą stebėjo tai, ką S. Hawkingas aprašė prieš 50 metų (Foto, Video)

Pirmą kartą stebėjome 50 metų senumo Stepheno Hawkingo teoremą. Mokslininkai iš Masačusetso technologijos instituto (MIT), Kalifornijos technologijos instituto, Kornelio universiteto ir Stony Brook universiteto išanalizavo dviejų įkvepiančių juodųjų skylių gravitacinių bangų duomenis. Tai, ką jie rado susidūrimo metu, patvirtino Hawkingo ploto teoremą (Hawking's Area Theorem): juodosios skylės įvykių horizonto plotas negali susitraukti.

Kai binarinė juodųjų skylių sistema įsisuka (extreme mass ratio inspiral), dviejų juodųjų skylių orbitos susitraukia ir sistema pradeda skleisti gravitacines bangas. Bangų emisijos greitis didėja, kai orbitos toliau mažėja ir didėja greitis, o kai galiausiai įvyksta susijungimas, bangų emisija pasiekia piką. Dvi juodosios skylės tampa viena nauja juodąja skyle, ir pagal Hawkingo teoremą tos naujos juodosios skylės plotas turėtų būti lygus bendram pirminių dviejų juodųjų skylių plotui. Būtent tai mokslininkai nustatė pagal stebėtos įsisukimo sistemos bangų duomenis.

Pasak Carnegie Mellon universiteto didelės energijos fizikos teorijos docentas Riccardo Penco, šis pasiekimas priartina mus prie juodųjų skylių funkcijų sudėtingumo supratimo: „Gravitacinių bangų aptikimas leidžia mums tiesiogiai tirti juodąsias skyles (o ne tik netiesiogiai daryti išvadą apie jų egzistavimą tiriant kitų objektų judėjimą aplink jas). Dabar galime šias savybes išbandyti eksperimentiškai.“

Remiantis Hawkingo skaičiavimais, jei juodosios skylės plotas pasikeistų, jos įvykių horizontas išsitemptų arba susitrauktų pagal atitinkamą naują dydį. Įvykių horizontas, juodosios skylės gravitacinio lauko poveikio sritis, yra taškas, iš kurio niekas, įskaitant šviesą, negali ištrukti iš juodosios skylės. Kad pabėgtų, objektas turėtų judėti greičiau nei šviesos greitis.

Penco teigia, kad Hawkingo teorema galioja juodosioms skylėms, kurias stebėjo lazerinio interferometro gravitacinių bangų observatorija (LIGO) – pora JAV įrenginių, pastatytų gravitacinėms bangoms tirti, kurių surinktus duomenis šie tyrėjai panaudojo savo išvadoms. Tačiau Hawkingo teorema gali būti taikoma ir kitoms juodosioms skylėms, toms, kurios iš pradžių atrodo prieštaraujančios teoremai, kol pasirodys, kad jos yra pritaikomos kitai fizikinei koncepcijai.  

„Hawkingas parodė, kad kai atsižvelgiama į kvantinius mechaninius efektus (pvz., subatominės medžiagos ir šviesos elgseną), juodoji skylė laikui bėgant gali spontaniškai sumažinti savo paviršiaus plotą, skleisdama spinduliuotę“, - sako Penco. Juodosios skylės garavimas, dar vadinamas Hawkingo spinduliuote, yra teorinė elektromagnetinė spinduliuotė, kurią spontaniškai išstumia juodosios skylės. Taigi Hawkingo srities teorema turi išimtį – Hawkingo spinduliuotę, kurią apskaičiavo pats Hawkingas.

Tęsinys kitame puslapyje: