Физици от Масачузетския технологичен институт доказаха теоремата на Стивън Хокинг, която гласи, че площта на хоризонта на събитията на черната дупка не може да намалее.
Парадоксът е,
че това твърдение противоречи на друго предсказание на известния физик, според което черните дупки се изпаряват с течение на времето.
Резултатите от изследването са публикувани в списанието Physical Review Letters. Научната работа е описана накратко в прессъобщение на Phys.org.
Припомяме, че учените анализираха резултатите от наблюденията на гравитационната вълна GW150914, която премина през Земята през 2015 г. и беше записана от обсерваторията LIGO.
Този сигнал е генериран
от сливането на две черни дупки, което създава по-масивна черна дупка с освобождаването на огромно количество енергия.
Ако теоремата на Хокинг е вярна, тогава площта на крайната черна дупка не трябва да бъде по-малка от сумата на площите на двете оригинални черни дупки.
Теоремата на Хокинг
за областта е изведена през 1971 г. Тя е аналог на втория закон на термодинамиката, който гласи, че ентропията на системата никога не трябва да намалява, а само да се увеличава или да не се променя.
Предполага се, че черните дупки могат да се държат като излъчващи топлина обекти, ако вземем предвид квантовите ефекти, които се появяват в самия хоризонт на събитията.
Ако разглеждаме черната дупка като изолирана система, тогава нейната ентропия, която е пропорционална на площта на хоризонта на събитията, наистина не може да намалее. В голям мащаб това правило се нарушава, когато се вземе предвид и радиацията.
В по-малък мащаб теоремата работи
Известно е, че площта на хоризонта на събитията е по-малка, колкото по-бързо се върти черната дупка и теоретично падащото тяло може да ускори въртенето.
Учените обаче показват, че това ускорение се компенсира от увеличаването на площта на хоризонта на събитията, което се случва, когато тялото попадне в черна дупка.
За целта изследователите разработиха модел за анализ на сигнала до пика, съответстващ на две спирални черни дупки, за да определят масата и въртенето на двете черни дупки преди сливането.
Когато черните дупки
се приближават една към друга по спирала, те се въртят все по-бързо и амплитудата на гравитационния сигнал се увеличава.
Това дава възможност да се определи масата на двата отвора, скоростта на тяхното въртене и съответно площта на техния хоризонт.
Получената черна дупка също се колебае, произвеждайки гравитационни вълни, които могат да се използват за определяне на нейната маса и скорост на въртене.
НП/2021