Астрофизики наблюдали, как две черные дыры соединяются в одну, и подтвердили теории Стивена Хокинга.
Черные дыры способны терять массу, увеличиваясь в своих размерах, сообщили астрофизики в недавней статье. Они пришли к такому выводу после наблюдения за эффектным событием GW230814, которое было зафиксировано в августе 2023 года на расстоянии миллиардов световых лет от Земли — в этом событии произошло слияние двух черных дыр.
В результате от них, подобно кругам на воде от брошенного камня, распространялись мощнейшие гравитационные волны — некая «рябь» в структуре пространства-времени. Именно ее и удалось уловить. По интенсивности гравитационных волн можно определить, насколько массивны и крупны были эти объекты. Астрофизики даже вычислили массу каждой из черных дыр: 41,5 и 24,5 солнечных масс. В общей сложности 66. Также была установлена площадь «поверхности» горизонта событий для обеих черных дыр.
Процесс слияния длился всего доли секунды, а пока космический «звон» затихал, детекторы успели зафиксировать особые частоты, по которым можно определить массу образовавшейся после слияния черной дыры и ее скорость вращения вокруг своей оси.
Выяснили, что вновь возникшая черная дыра имеет массу лишь 62,7 солнечных масс, что меньше суммы двух исходных. Это объясняется тем, что более трех солнечных масс были потеряны в процессе слияния — масса-энергия ушла в космос в виде гравитационных волн.
Однако самое интересное заключается в том, что новая большая черная дыра вращается с высокой интенсивностью, что изменяет общую картину: когда источник такой мощной гравитации еще и стремительно вращается, это создает дополнительное искривление окружающего пространства-времени и видоизменяет саму черную дыру — она принимает форму не сферы, а сплюснутого сфероида. Благодаря этому площадь «поверхности» её горизонта событий оказывается больше, чем следовало бы при данной массе.
Это подтверждает «теорему площадей» — удивительный закон, который Стивен Хокинг вывел из Общей теории относительности Эйнштейна: площадь «поверхности» черной дыры не может уменьшаться. По Хокингу, для черной дыры, по сути, действует второй закон термодинамики, согласно которому при передаче тепла от горячего к холодному увеличивается беспорядок — возрастает степень энтропии. По версии астрофизика, чем больше этот хаос, тем больше и площадь поверхности черной дыры.
Тем не менее, это противоречит еще одному открытию Хокинга — о излучении черных дыр. Эта теория предполагает, что черные дыры постепенно теряют энергию и массу, а следовательно, площадь их «поверхности» также должна уменьшаться. Однако ученые не рассматривают это противоречие как ошибку: по их мнению, проблема заключается в том, что теория Эйнштейна не учитывает квантовые эффекты, и продолжается сложный путь к пониманию устройства Вселенной.
Фото: hi-tech.mail.ru