Что, если судьба черных дыр после их столкновения определяется простым законом природы? Новое исследование предлагает легкое решение сложной задачи.
Столкновение двух черных дыр считается одним из самых мощных и экстремальных событий во Вселенной. В процессе сближения они искривляют пространство-время и излучают гравитационные волны, которые можно зарегистрировать на Земле даже спустя миллиарды лет. На основе этих сигналов ученые определяют массу и скорость вращения новой черной дыры, образовавшейся после слияния. Ранее для таких расчетов использовались сложные уравнения общей теории относительности Эйнштейна и вычислительные мощности суперкомпьютеров. Статья под названием Maximum Entropy Conjecture for Black Hole Mergers опубликована в научном журнале Physical Review Letters.
Тем не менее, исследователи из Университета штата Пенсильвания представили значительно более простой метод. Они продемонстрировали, что конечное состояние образовавшейся черной дыры можно предсказать с помощью основного принципа термодинамики: любая система стремится к состоянию с максимальной энтропией. Результаты были опубликованы в журнале Physical Review Letters.
Черная дыра «помнит» лишь два параметра
Авторы исследования исследовали, как изменяются масса системы и ее угловой момент по мере убывания энергии из-за гравитационных волн. Выяснилось, что при правильном учете этих потерь максимум энтропии возникает практически в той же точке, где численные модели общей теории относительности предсказывают параметры конечной черной дыры. Разница составляет всего несколько процентов.
После слияния новая черная дыра некоторое время «звенит», как колокол после удара, продолжая излучать гравитационные волны. Затем она переходит в стабильное состояние, которое полностью описывается только двумя величинами — массой и угловой скоростью. Практически вся информация о деталях столкновения оказывается утерянной. Это свойство, по мнению исследователей, естественным образом объясняется стремлением системы к максимуму энтропии.
