LIGO kolaboracija potvrdila ključne Einsteinove i Hawkingove pretpostavke vezano za crne rupe

Crne rupe postaju veće kako se spajaju, potvrdila je LIGO kolaboracija novim opažanjem koje bi konačno moglo dokazati decenijama staru teoriju Stephena Hawkinga.

2015. godine, u septembru smo svjedočili stvarno velikom pozitivnom potresu u nauci – detekciji gravitacionih talasa. Vijest je bila toliko velika da su je prenijeli i mediji kojima je nauka na marginama. Otkriće je bilo u rangu detekcije Higgsovog bozona 2012. na CERN-u. Sama detekcija se dogodila u januaru 2015. ali je trebalo vremena da se podaci srede, prouče i objave. Sada, nakon deset godina, naučnici iz LIGO, institua koji je „oslušnuo” vibracije, imaju još jednu vijest – da odjeci crnih rupa koje su pratili potvrđuju Hawkingova i Einsteinova predviđanja.

Do ovoga novog poboljšanja u shvatanju crnih rupa došlo je usljed poboljšanja u tehnologiji detekcije kolaboracije LIGO-Virgo-KAGRA.

Godine 1971. Stephen Hawking predvidio je da se horizont događaja crne rupe nikada ne može smanjiti – odnosno da samo može rasti. Horizont događaja je neka vrsta vanjske granice crne rupe, izvan koje ništa, uključujući i svjetlost, ne može pobjeći. Crne rupe su finalni stadijumi u evoluciji masivnih zvijezda.

Istraživanja su pokazala kako površina sastavljanih crnih rupa nikad nije manja od sume početne dvije crne rupe.

Dakle prije nekih 1.3 milijardi godina, kada nas nije bilo ni na mapi, a na Zemlji su bili samo mikrobi, dvije crne rupe su krenule u ples u kojem su se vrtile jedna oko druge i na kraju sudarile i spojile. U tom plesu su proizvedene vibracije u prostor-vremenu koje mi danas nazivamo gravitacioni valovi ili gravitacioni talasi.

Novootkriveni događaj, poznat kao GW250114, proizveo je „zvonjavu“ u prostor-vremenu dok se nova crna rupa smirivala nakon spajanja.

Naučnici su sada po prvi put s velikom sigurnošću opažajno potvrdili dva temeljna predviđanja o crnim rupama. Zahvaljujući novim metodama i znatno preciznijim mjerenjima signala nastalog nakon sudara crnih rupa, dokazano je da se crna rupa u potpunosti može opisati samo svojom masom i spinom, te da njen horizont događaja može samo rasti – što je u skladu s Hawkingovim teoremom i povezano s drugim zakonom termodinamike. Ovo dostignuće daje najdetaljniji pogled dosad u prirodu crnih rupa i otvara put boljem razumijevanju povezanosti gravitacije, termodinamike i kvantne fizike.

Naučnici su pokazali kako je površina horizonta događaja dvije crne rupe koje su se sudarile, prije spajanja, kombinirano, iznosila 235 000 kvadratnih kilometara. Međutim, kada su se stopila, površina horizonta je iznosila oko 367 000 kvadratnih kilometara, što je otprilike kao površina Njemačke. Dakle površina nakon „stapanja” nije bila prosta suma površina prije, niti se smanjila, što potvrđuje Hawkingova predviđanja.

„Ovo je dosad najjasniji pogled na prirodu crnih rupa“, kaže Maximiliano Isi, astrofizičar koji je vodio ovu analizu, a koji je ujedno i docent na Univerzitetu Columbia. „Pronašli smo neke od dosad najjačih dokaza da su astrofizičke crne rupe – crne rupe predviđene Einsteinovom teorijom opće relativnosti.“

„Podaci s velikom sigurnošću pokazuju da se površina horizonta povećala nakon spajanja i da je zakon površine zadovoljen s vrlo visokom vjerovatnošću“, dodaje Isi. „Bilo je olakšanje što se naš rezultat slaže s paradigmom koju očekujemo i potvrđuje naše razumijevanje ovih kompliciranih spajanja crnih rupa.“

Rad o ovome je objavljen 10. septembra 2025. u Physical Review Letters.

Istraživači predvođeni Isijem razvili su novu metodu kojom su, koristeći preciznije podatke o sudaru crnih rupa, uspjeli izolovati jako kratki signal (koji nazivaju zvonjava – ring) nastao nakon što se formirala konačna crna rupa. To im je omogućilo dvije ključne provjere:

1. Jednostavnost crnih rupa (Kerrova pretpostavka) – potvrđeno je da se crna rupa može opisati samo masom i spinom, bez dodatnih parametara.

2. Hawkingov teorem o površini (Hawking's area theorem) – visoko-kvalitetni podaci dali su dosad najjaču potvrdu da se horizont događaja crne rupe može samo povećavati, što je povezano s drugim zakonom termodinamike i pojmom entropije.

 Dostignuće ovog rada je to što je, zahvaljujući novim metodama i boljoj rezoluciji mjerenja, prvi put s velikom sigurnošću eksperimentalno potvrđeno da crne rupe zaista prate ove fundamentalne teorijske zakonitosti. Neki fizičari smatraju da bi ova potvrda Stephenu Hawkingu donijela Nobelovu nagradu da nije preminuo.

Reference:

1. Spacenews Physicists observationally confirm Hawking’s black hole theorem for the first time
2. Physical Review Letters.
3. EurekaAlert! Press release

Naslovna slika: Maggie Chiang za Simons Foundation

The post LIGO kolaboracija potvrdila ključne Einsteinove i Hawkingove pretpostavke vezano za crne rupe appeared first on Nauka govori.