Pravidlá a zákony musia dodržiavať nielen ľudia, ale aj tie najextrémnejšie a najexotickejšie objekty vo vesmíre. Napríklad čierne diery si nemôžu dovoliť za žiadnych okolností, aby sa ich horizont udalostí zmenšoval.

Ide o zákon, ktorý už v roku 1971 predpovedal Stephen Hawking  a svojim spôsobom je podobný druhému termodynamickému zákonu, ktorý hovorí o tom, že entropia (fyzikálna veličina označujúca neusporiadanosť, náhodnosť systému) vo vesmíre sa vždy zvyšuje. Na tému upozornili vedecké portály SciTechDaily a TechExplorist.

Na overenie správnosti sme potrebovali 50 rokov

Správnosť Hawkingovej vety potvrdzovali doposiaľ „iba“ matematické rovnice, keďže priame pozorovania čiernych dier aj vzhľadom na to, že nevyžarujú žiadne detegovateľné žiarenie, sú nad naše možnosti.

Umelecký pohľad na binárnu fúziu čiernych dier produkujúcu gravitačné vlny. Zdroj:

Všetko toto sa však vďaka novej štúdii publikovanej v žurnále Physical Review Letters mení. Po 50 rokoch od Hawkingovej predpovede sa vedcom z MIT podarilo konečne potvrdiť jej správnosť, a to nielen matematicky, ale i meraním.

Ako sme už spomínali, dnes už zosnulý anglický fyzik, kozmológ a matematik Stephen William Hawking v roku 1971 predpovedal, že celková povrchová plocha horizontu udalostí čiernej diery sa nikdy nemôže zmenšovať.

Horizont udalostí predstavuje „bod“, v ktorom je gravitačné pole generované singularitou čiernej diery také silné, že na dosiahnutie únikovej rýchlosti nestačí ani rýchlosť svetla vo vákuu.

Správnosť tohto tvrdenia sa teraz podarilo fyzikom potvrdiť prostredníctvom analýzy gravitačných vĺn, porúch v zakrivení častopriestoru, ktoré sú generované tými najextrémnejšími udalosťami vo vesmíre, ako sú napríklad zrážky dvoch čiernych dier.

Vôbec prvé gravitačné vlny sme zachytili v roku 2015 pomocou observatória LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory). Observatórium v tom čase zaznamenalo gravitačné vlny z udalosti GW150914, pri ktorej došlo k zrážke a splynutiu dvoch čiernych dier.

Nové metódy priniesli prvé úspechy

Ak je Hawkingova veta správna, potom čierna diera vzniknutá týmto splynutím musí mať celkovú plochu horizontu udalosti väčšiu, ako jej „materské čierne diery“.

V novej štúdii sa preto vedci znovu pozreli na signál z udalosti GW150914 ako pred zrážkou, tak aj po zrážke a zistili, že celková plocha horizontu udalostí sa naozaj (správnosť na 95 %) nezmenšila.

DESY Science Communication Lab

K presným výsledkom odborníkom pomohla metóda, ktorú v roku 2019 vytvoril hlavný autor novej štúdie Maximiliano Isi spolu so svojimi kolegami. Metóda umožňuje extrahovať „dozvuky“ (ringdown)  nasledujúce tesne po vrchole signálnu GW150914 (vrchol predstavuje samotná zrážka čiernych dier).

Signál z „dozvukov“ vedci dekódovali, rozložil a vypočítali z neho hmotnosť aj spin výslednej čiernej diery. Vytvorili tiež nový model určený na analýzu signálu pred vrcholom, čo im umožnilo vypočítať hmotnosť aj spin dvoch „materských“ čiernych dier. Z hmotnosti a spinu následne odvodili celkové plochy horizontov udalostí.

Ukázalo sa, že dve „materské“ čierne diery  mali celkovú plochu horizontu udalosti približne 235 000 km² a výsledná čierna diera, ktorá vznikla ich fúziou mala celkovú plochu horizont udalostí rovnú 367 000 km².

Hawkingove predpovede sa teda ukazujú ako správne a nové merania potvrdzujú správnosť nášho chápania fúzii čiernych dier. Aktuálne už odborníci plánujú ďalšie pozorovania čiernych dier prostredníctvom observatórií LIGO a Virgo.