Труд
Автор:
Труд онлайн
Астрономите са засекли сблъсък между две черни дупки с безпрецедентна подробност, предлагайки най-ясната досега представа за природата на тези космически странности и потвърждавайки отдавнашни предсказания на легендарните физици Алберт Айнщайн и Стивън Хокинг, пише CNN.
Събитието, наречено GW250114, стана известно през януари, когато изследователи го забелязаха с Лазерния интерферометър за гравитационни вълни (LIGO) — набор от два идентични инструмента, разположени в Ливингстън, Луизиана, и Ханфорд, Вашингтон. Инструментите засякоха гравитационни вълни, слаби пулсации в пространство-времето, произведени от сблъсъка на двете черни дупки.
One of Stephen Hawking’s scientifically most influential works was confirmed last week by a strong gravitational wave signal.
— Sabine Hossenfelder (@skdh) September 12, 2025
The signal was detected in January this year by the LIGO/Virgo/Karga collaboration that combines 4 gravitational wave interferometers in the USA, Italy,… pic.twitter.com/ZUZpfRIAnq
Търсенето на гравитационни вълни, феномен, предсказан през 1915 г. като част от теорията на относителността на Айнщайн, е единственият начин да се идентифицират сблъсъци на черни дупки от Земята. Айнщайн вярвал, че вълните ще бъдат твърде слаби, за да бъдат уловени от човешката технология, но през септември 2015 г. LIGO ги записва за първи път, което по-късно носи Нобелова награда на трима учени, които имат ключов принос за разработването на този „телескоп за черни дупки“. „
Новите открити черни дупки са с маса около 30 до 35 пъти по-голяма от тази на Слънцето и се въртят много бавно“, каза Максимилиано Иси, асистент-професор по астрономия в Колумбийския университет и астрофизик в Центъра за изчислителна астрофизика на Института Флатирон в Ню Йорк. Иси ръководи ново проучване за LIGO-Virgo-KAGRA Collaboration върху данните от GW250114, което бе публикувано в сряда в списанието Physical Review Letters.
„Черните дупки бяха на разстояние около 1 милиард светлинни години и се въртяха една около друга в почти перфектен кръг“, каза Иси. „Получената черна дупка беше около 63 пъти по-тежка от Слънцето и се въртеше със 100 оборота в секунда.“
Според Иси тези характеристики правят сливането почти точно копие на първото, революционно откритие отпреди 10 години. „Но сега, тъй като инструментите са се подобрили значително оттогава, можем да видим тези две черни дупки с много по-голяма яснота, докато се приближават една към друга и се сливат в една“, добави той.
Иси каза, че наблюдението дава на учените напълно нова представа за „динамиката на пространството и времето“.
LIGO, който има и два по-малки инструмента – Virgo в Италия и KAGRA в Япония – се управлява от глобална научна общност от около 1600 изследователи. Той работи, като открива малки разтягания в пространството, причинени от гравитационни вълни, които се равняват на „промяна в разстоянието, която е 1000 пъти по-малка от радиуса на ядрото на атома“, както го описва Иси. Учените са го използвали, за да наблюдават над 300 сливания на черни дупки досега.
По-рано тази година инструментът засече най-масивното сблъскване на черни дупки досега между две черни дупки с маса приблизително 100 и 140 пъти по-голяма от масата на Слънцето.
От дебюта си някои от ключовите компоненти на LIGO – включително лазерите и огледалата – са били усъвършенствани, за да се повиши точността и да се намали фоновият шум. Това подобрение на производителността направи новото наблюдение над три пъти по-прецизно от първото преди десетилетие.
Тази безпрецедентна яснота позволи на астрономите да използват GW250114, за да потвърдят предсказанията за черните дупки, направени преди десетилетия от изтъкнати физици.
Първото предсказание, измислено от новозеландския математик Рой Кер през 1963 г., се основава на теорията на Айнщайн за общата относителност и гласи, че черните дупки трябва да са парадоксално прости обекти, описани с едно единствено уравнение.
„Да, черните дупки са много загадъчни, сложни и имат важно значение за еволюцията на Вселената“, каза Иси, „но математически смятаме, че те трябва да бъдат напълно описани само с две числа.
Всичко, което трябва да се знае за тях, трябва да произтича от това колко е голяма черната дупка – или каква е нейната маса – и колко бързо се върти.“
За да тестват тази теория, изследователите използваха уникална характеристика на сблъсъците на черни дупки: „звънене“ или вибрация – като ударен звънец – която произвежда крайната черна дупка. „Ако имате камбана и я ударите с чук, тя ще зазвъни“, отбеляза Иси. „Тоналността и продължителността на звука, характеристиките на звука, ви казват нещо за това, от какво е направена камбаната. С черните дупки се случва нещо подобно – те зазвъняват в гравитационни вълни.“
Това звънене съдържа информация за структурата на черната дупка и пространството около нея, добави Иси. Въпреки че феноменът е бил наблюдаван слабо и преди, GW250114 върна сигнал с „два режима... основен режим и обертон“ с много по-голяма яснота.
„Идентифицирахме два компонента на това звънене и това ни позволи да проверим, че тази черна дупка наистина може да бъде описана само с две числа – маса и ротация“, каза той. „И това е фундаментално за нашето разбиране за това как функционират пространството и времето – че тези черни дупки трябва да са без характеристики, по някакъв начин. За първи път можем да видим това толкова убедително.“
Теоремата на Хокинг за повърхностната площ
Второто предсказание, потвърдено от GW250114, е направено през 1971 г. от британския физик Стивън Хокинг, който твърди, че когато две черни дупки се слеят, получената повърхностна площ трябва да е равна или по-голяма от тази на първоначалните черни дупки.
„Въпреки че предишни наблюдения на LIGO предлагаха предварителни потвърждения на теоремата, яснотата на този нов сигнал дава на изследователите несравнима увереност”, каза Иси.
Гравитационните вълни са много слаби и титаничната задача да бъдат открити често се описва като търсене на игла в купа сено, според Емануеле Берти, професор по физика и астрономия в Университета Джонс Хопкинс, който не е участвал в проучването. Той описа детекторите LIGO като „слухови апарати“, които помагат в този процес.
Сред тези принципи, добави той, е идеята, че черните дупки са най-простите макроскопични обекти във Вселената. Нивото на детайлност в „звъненето“, произведено от сблъсъка GW250114, означава, че учените могат с увереност да кажат, че крайният обект е в съответствие с черните дупки, предсказани от общата относителност на Айнщайн, което според Берти е „изключително вълнуващо“.
