Hawking elméletét most már az összeolvadó fekete lyukak is megerősítik

Hawking második törvényének bizonyítása

Alapvető jelentőségű, hogy a Hawking-féle elmélet szerint a fekete lyukat kívülről határoló eseményhorizont területe soha nem csökkenhet. Egészen mostanáig ezt az elképzelést nem sikerült igazolni, ám a január 14-i LIGO-észlelés, amelyet a Max Planck Intézet doktorandusza, Maximiliano Isi vezetett, áttörést hozott. Két fekete lyuk összeolvadása során az eredeti eseményhorizontok együttes területe 243 000 négyzetkilométer volt — ez nagyjából Oregon állam méretének felel meg. Az egyesülést követően a keletkezett új fekete lyuk felszíne 400 000 négyzetkilométerre nőtt, vagyis több mint másfélszeresére, nagyjából Kalifornia méretével vetekedve. Ezáltal következtethetünk arra, hogy Hawking második törvényét — miszerint a fekete lyukak eseményhorizontjának területe csak növekedhet — most már megdönthetetlenül igazolták.

Fekete lyukak és a termodinamika kapcsolata

Bár elsőre banálisnak tűnhet, hogy a fekete lyukak felszíne „csak nőhet”, a következmények óriásiak. A fizikusok ma már úgy tekintenek ezekre az objektumokra, mint termodinamikai rendszerekre: entrópiájuk — vagyis rendezetlenségük — az eseményhorizont területével arányos. Ez a kapcsolat lehetővé teszi, hogy a kvantumfizika és a gravitáció közötti mély összefüggéseket tárják fel, új szemszögből közelítve meg a világegyetem legextrémebb objektumait.

Pontosabb mérések és új technológiák

A LIGO detektorai — amelyek az USA-ban, Hanfordban és Livingstonban működnek — ugrásszerű fejlődésen mentek keresztül az első, 2015-ös gravitációs hullámészlelés óta. Ma már átlagosan háromnaponta észlelik fekete lyukak összeolvadását, míg korábban ez havonta legfeljebb egyszer fordult elő. A kutatók a mostani mérésnél a gravitációs hullámok „csengését” — a fekete lyuk összeolvadása utáni elhalkuló hullámait — vizsgálták. Ezekből a hullámjelekből lehet következtetni arra, hogy milyen nagy és milyen formájú volt a létrejött új fekete lyuk.

Újabb bizonyíték a Kerr-elméletre

Nemcsak Hawking, hanem Roy Kerr elmélete is igazolást nyert: eszerint két azonos tömegű és forgási sebességű fekete lyuk matematikailag megkülönböztethetetlen. Ez az eredmény újabb megerősítést jelent Einstein általános relativitáselméletének (General Theory of Relativity).

A jövő gravitációs hullám-detektorai

Az európai Virgo, a japán KAGRA, és hamarosan az indiai LIGO-India is csatlakozik, így az LVK együttműködés lehetővé teszi, hogy a jövőben a világegyetem még ősibb fekete lyuk összeolvadásait is „meghallgassák”. Tervben van a Kozmikus Felfedező (Cosmic Explorer), amelyben a LIGO detektorok 4 kilométeres karjai helyett 40 kilométeres lézeres érzékelőket alkalmaznának, illetve az európai Einstein-teleszkóp (Einstein Telescope) föld alatti gigadetektorai is még érzékenyebbek lesznek. Ezáltal minden eddiginél részletesebb képet kaphatunk az univerzum legnagyobb titkairól.

2025, adminboss, www.livescience.com alapján