Есть определенные правила, которым должны подчиняться даже самые экстремальные объекты во Вселенной. Центральный закон для черных дыр предсказывает, что область их горизонтов событий — граница, за которой ничто не может выйти, никогда не должна сокращаться. Этот закон является теоремой Хокинга об площадях, названной в честь физика Стивена Хокинга, который вывел эту теорему в 1971 году.
Пятьдесят лет спустя физики из Массачусетского технологического института и других организаций впервые подтвердили теорему Хокинга о площади, используя наблюдения гравитационных волн. Их результаты опубликованы в журнале Physical Review Letters.
В ходе исследования физики внимательно изучили GW150914, первый сигнал гравитационной волны, обнаруженный обсерваторией гравитационных волн лазерного интерферометра (LIGO) в 2015 году.
Этот сигнал был продуктом двух вдохновляющих черных дыр, которые создали новую черную дыру вместе с огромным количеством энергии, которая колебалась в пространстве времени в виде гравитационных волн.
Если теорема Хокинга о площади верна, то площадь горизонта новой черной дыры не должна быть меньше общей площади горизонта ее родительских черных дыр.
В новом исследовании физики повторно проанализировали сигнал под названием GW150914 до и после космического столкновения и обнаружили, что действительно, общая площадь горизонта событий не уменьшилась после слияния — результат, о котором они сообщают с достоверностью 95%.
Их результаты являются первым прямым наблюдательным подтверждением теоремы Хокинга о площадях, которая была доказана математически, но до сих пор не наблюдалась в природе.
Физики планируют проверить будущие сигналы гравитационных волн, чтобы удостовериться, могут ли вообще они в дальнейшем подтвердить теорему Хокинга или стать признаком новой, изменяющей законы физики.
Авторы статьи: астрофизик Уилл Фарр из Университета Стоуни-Брук в Нью-Йорке и Института Флэтайрон в Нью-Йорке, Мэтью Гислер из Корнельского университета, Марк Шеель из Калтеха и Саул Теукольски из Корнелльского университета и Калтеха.
