onda de gravidade A astronomia acaba de nos dar outro grande presente: o primeiro Assistindo Uma confirmação de Stephen Hawkingprevisões sobre buracos negros.
A análise da primeira detecção de ondas gravitacionais feita em 2015, GW150914, confirmou a teoria da região de Hawking. Afirma que, sob a física clássica, a área do horizonte de eventos de um buraco negro só pode crescer – e nunca ficar menor.
O trabalho nos dá uma nova ferramenta para examinar esses mistérios e testar os limites de nossa compreensão do universo.
“É possível que haja um zoológico de diferentes objetos compactos e, embora alguns sejam buracos negros seguindo as leis de Einstein e Hawking, outros podem ser monstros ligeiramente diferentes.” O astrofísico Maximiliano Essi disse: do Instituto Kavli de Astrofísica e Pesquisa Espacial do Instituto de Tecnologia de Massachusetts.
“Então, não é como se eu tivesse feito esse teste uma vez e acabou. Eu fiz isso uma vez, e isso é o começo.”
Hawking propôs sua teoria pela primeira vez em 1971. Ele previu que a área da superfície do horizonte de eventos de um buraco negro nunca deveria diminuir, mas apenas aumentar.
O horizonte de eventos não é o buraco negro em si, mas o raio no qual a velocidade da luz no vácuo é insuficiente para atingir a velocidade de escape do campo gravitacional gerado pela singularidade do buraco negro. proporcional à massa do buraco negro. Porque os buracos negros só podem ganhar massa, sob relatividade geral, o horizonte de eventos só deve ser capaz de crescer.
(Este modelo apenas de incremento também é estranhamente semelhante a outro teorema, a segunda lei da Termodinâmica. Afirma que a entropia – a progressão da ordem ao caos no universo – só pode aumentar. Os buracos negros também têm entropia atribuída a eles, e diretamente proporcional à sua área de superfície do horizonte de eventos.)
Computacionalmente, a teoria da região se cumpre, mas é difícil confirmá-la do ponto de vista observacional – principalmente porque os buracos negros são difíceis de observar diretamente, pois não emitem nenhuma radiação detectável. Mas então, detectamos ondulações gravitacionais se propagando através do espaço-tempo como resultado de uma colisão entre dois desses objetos misteriosos.
Este foi GW150914, o resumo Bloop Desde a colisão registrada pelo interferômetro LIGO mudou tudo. Esta foi a primeira descoberta direta não de um, mas de dois buracos negros. Juntos, eles formam um buraco negro maior.
Então este buraco negro retumbou fracamente, como um sino soando. Em 2019, Isi e seus colegas descobriram como detectar o sinal dessa ressonância. Agora eles o decodificaram e quebraram para calcular a massa e o spin do buraco negro final.
Eles também conduziram uma nova análise do sinal de fusão para calcular a massa e a rotação de buracos negros que haviam se fundido anteriormente. Como a massa e a rotação estão relacionadas à região do horizonte de eventos, isso permitiu que eles calculassem o horizonte de eventos para todos os três objetos.
Se o horizonte de eventos pode diminuir de tamanho, então o horizonte de eventos do buraco negro final mesclado deve ser menor do que os dois buracos negros que ele criou. De acordo com seus cálculos, os buracos negros menores tinham uma área total do horizonte de eventos de 235.000 quilômetros quadrados (91.000 milhas quadradas). O buraco negro final tem uma área de 367.000 quilômetros quadrados.
“Os dados mostram com absoluta confiança que a área do horizonte aumentou após a fusão, e que a lei da área está satisfeita com uma probabilidade muito alta”. Issa disse.
“Foi um alívio saber que nosso resultado é consistente com o modelo que esperamos e confirma nosso entendimento dessas complexas fusões de buracos negros.”
Pelo menos no curto prazo. Sob a mecânica quântica – que não se encaixa bem com a física clássica – Hawking mais tarde previu que durante longos períodos de tempo, os buracos negros deveriam perder massa na forma do tipo de radiação de corpo negro que agora chamamos Radiação Hawking. Portanto, o horizonte de eventos de um buraco negro ainda pode eventualmente encolher.
Obviamente, isso precisará ser estudado mais de perto no futuro. Enquanto isso, o trabalho de Isi e sua equipe nos deu uma nova caixa de ferramentas para verificar outras observações de ondas gravitacionais, na esperança de obter mais informações sobre os buracos negros e a física do universo.
“É encorajador podermos pensar de maneiras novas e inovadoras sobre os dados das ondas gravitacionais e fazer perguntas que pensávamos que não poderíamos antes,” Issa disse.
“Podemos continuar a extrair bits de informação que falam diretamente aos substratos do que pensamos que entendemos. Um dia, esses dados podem revelar algo que não esperávamos.”
A pesquisa foi publicada em mensagens de revisão física.