Pred desiatimi rokmi sa astronómovia prvýkrát započúvali do „rachotu“ vesmíru. Objavenie gravitačných vĺn, ktoré Albert Einstein predpovedal vo svojej teórii relativity, otvorilo novú éru astronómie a potvrdilo, že vesmír sa dá skúmať nielen svetlom, ale aj chvením samotného časopriestoru.

Dnes, pri príležitosti tohto výročia, sa podarilo dosiahnuť ďalší významný míľnik. V časopise Physical Review Letters bol publikovaný objav, ktorý preveril jednu z najodvážnejších hypotéz Stephena Hawkinga. Téme sa venoval portál Science Alert.

Čo nám hovoria gravitačné vlny

Gravitačné vlny sú zvlnenia v štruktúre časopriestoru, ktoré sa šíria rýchlosťou svetla. Vznikajú pri extrémnych kozmických udalostiach, napríklad pri zrážkach čiernych dier či spájaní neutrónových hviezd. Prvé priamé pozorovanie pochádza z 14. septembra 2015, keď americké detektory LIGO zaznamenali signál GW150914. Išlo o dôsledok kolízie dvoch čiernych dier s viac ako tridsaťnásobkom hmotnosti Slnka, vzdialených miliardu svetelných rokov.

Za tento prelomový objav bola v roku 2017 udelená Nobelova cena za fyziku Rainerovi Weissovi, Barrovi Barishovi a Kipovi Thornovi. Odvtedy sa vďaka spolupráci LIGO, talianskeho detektora Virgo a japonského KAGRA podarilo zachytiť už stovky gravitačných vĺn. Len nedávno tím LIGO/Virgo/KAGRA predstavil výsledky štvrtého pozorovacieho cyklu, ktorý viac než zdvojnásobil počet známych signálov.

The Virgo collaboration/LIGO/Caltech/MIT/R. Hurt (IPAC)

Presne desať rokov po prvom objave prichádza nový signál GW250114. Zaujímavé je, že jeho charakteristiky sa nápadne podobajú na GW150914, no vďaka modernizovaným detektorom je zachytený štyrikrát „hlasnejšie“. Práve táto presnosť umožnila preveriť teóriu Stephena Hawkinga.

Hawkingova veta pod drobnohľadom

Stephen Hawking spolu s Jacobom Bekensteinom pred polstoročím formulovali súbor zákonov, ktoré opisujú správanie čiernych dier. Druhý z týchto zákonov, známy ako plošná veta, tvrdí, že povrch horizontu udalostí čiernej diery sa nikdy nezmenší. „Inými slovami, čierne diery nemôžu zmenšovať svoju plochu,“ vysvetľujú vedci.

Bekenstein zároveň ukázal, že plocha čiernej diery úzko súvisí s entropiou, teda mierou neusporiadanosti. A pretože entropia vo vesmíre vždy rastie, musí rásť aj plocha horizontu čiernych dier. Najlepším spôsobom, ako tieto teórie otestovať, sú práve zrážky čiernych dier, keďže ich hmotnosť a rotácia priamo určujú tvar výslednej gravitačnej vlny.

Nový signál GW250114 vedcom poskytol doposiaľ najpresnejšie dáta. Tím oddelene zmeral hmotnosti a rotácie oboch pôvodných čiernych dier, ako aj výslednej zlúčenej. Porovnanie ukázalo, že plocha výsledného horizontu je väčšia než súčet plôch pôvodných čiernych dier. „Dáta ukazujú vynikajúcu zhodu s teoretickou predpoveďou, že plocha musí rásť,“ potvrdzujú vedci.

Tento dôkaz zrejme definitívne potvrdzuje Hawkingovu plošnú vetu a posúva naše poznanie čiernych dier na novú úroveň. Astronómovia veria, že budúce detekcie gravitačných vĺn umožnia otestovať ešte odvážnejšie hypotézy, vrátane povahy temnej hmoty a temnej energie, ktoré stále patria medzi najväčšie záhady moderného vesmíru.

Čítajte viac z kategórie: Novinky