Эхо гравитационных волн может подтвердить гипотезу Стивена Хокинга о черных дырах
Отголоски в сигналах гравитационных волн предполагают, что горизонт событий черной дыры может быть более сложным, чем думают ученые в настоящее время.
© NSF
Исследователи из Университета Ватерлоо сообщают о первом предварительном обнаружении эхо-сигналов, вызванных микроскопическим квантовым «пухом», который окружает вновь образовавшиеся черные дыры.
Гравитационные волны — это пульсации в ткани пространства-времени, вызванные столкновением массивных компактных объектов в космосе, таких как черные дыры или нейтронные звезды.
«Согласно теории общей теории относительности Эйнштейна, ничто не может вырваться из гравитации черной дыры, когда оно пройдет точку невозврата, известную как горизонт событий», — объяснил Ньяеш Афшорди, профессор физики и астрономии в Ватерлоо.
«Это было пониманием ученых в течение долгого времени, пока Стивен Хокинг не использовал квантовую механику, чтобы предсказать, что квантовые частицы будут медленно вытекать из черных дыр — излучение, которые мы теперь называем излучением Хокинга».
Ученые не смогли экспериментально определить, ускользает ли какое-либо вещество из черных дыр до самого недавнего обнаружения гравитационных волн. Если квантовый пух, ответственный за излучение Хокинга, существует вокруг черных дыр, гравитационные волны могут отскакивать от него, что будет создавать меньшие сигналы гравитационных волн после основного события гравитационного столкновения, подобно повторяющимся эхо-сигналам.
Афшорди и его коллеги сообщили о первых предварительных результатах этих повторяющихся отголосков, предоставив экспериментальные доказательства того, что черные дыры могут радикально отличаться от того, что предсказывает теория относительности Эйнштейна, и не имеют горизонтов событий.
Они использовали данные гравитационных волн из первого наблюдения столкновения нейтронных звезд, записанного детекторами гравитационных волн LIGO и Virgo.
Эхо, наблюдаемое учеными, соответствует моделируемому эхо, предсказанному моделями черных дыр, которые учитывают эффекты квантовой механики и излучения Хокинга.
«Наши результаты все еще являются предварительными, потому что существует очень малая вероятность того, что мы видим, происходит из-за случайного шума в детекторах, но этот шанс становится менее вероятным, когда мы находим больше примеров», — говорят исследователи.
«Теперь, когда ученые знают, что мы ищем, мы можем искать больше примеров и получить гораздо более надежное подтверждение этих сигналов. Такое подтверждение было бы первым прямым исследованием квантовой структуры пространства-времени».
Исследование было удостоено первого приза премии Buchalter Cosmology Prize за 2019 год. Премия Бухальтера по космологии — это ежегодная премия, цель которой — стимулировать новаторские теоретические, наблюдательные или экспериментальные работы в космологии, которые могут стать прорывом в нашем понимании устройства вселенной.