La principale prédiction faite par Stephen Hawking sur les trous noirs a enfin été remarquée

onde de gravité L’astronomie vient de nous faire un autre beau cadeau : le premier En train de regarder Une confirmation de Stephen Hawkingprédictions sur trous noirs.

L’analyse de la première détection d’ondes gravitationnelles réalisée en 2015, GW150914, a confirmé la théorie de la région de Hawking. Il indique que, en physique classique, la zone de l’horizon des événements d’un trou noir ne peut que croître – et ne jamais devenir plus petite.

L’ouvrage nous donne un nouvel outil pour examiner ces mystères et tester les limites de notre compréhension de l’univers.

« Il est possible qu’il y ait un zoo d’objets compacts différents, et alors que certains sont des trous noirs suivant les lois d’Einstein et de Hawking, d’autres peuvent être des monstres légèrement différents. » L’astrophysicien Maximiliano Essi a déclaré : du Kavli Institute for Astrophysics and Space Research du Massachusetts Institute of Technology.

« Donc ce n’est pas comme si j’avais passé ce test une fois et c’était fini. Je l’ai fait une fois, et c’est le début. »

Hawking a proposé sa théorie pour la première fois en 1971. Il a prédit que la surface de l’horizon des événements d’un trou noir ne devrait jamais diminuer, mais seulement augmenter.

L’horizon des événements n’est pas le trou noir lui-même, mais le rayon auquel la vitesse de la lumière dans le vide est insuffisante pour atteindre la vitesse d’échappement du champ gravitationnel généré par la singularité du trou noir. proportionnel à la masse du trou noir. Parce que les trous noirs ne peuvent que gagner de la masse, sous relativité générale, l’horizon des événements ne devrait pouvoir que croître.

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(Ce modèle à incréments seulement est aussi étrangement similaire à un autre théorème, la deuxième loi de Thermodynamique. Il déclare que l’entropie – la progression de l’ordre au chaos dans l’univers – ne peut qu’augmenter. Les trous noirs ont également une entropie qui leur est attribuée, et directement proportionnel à leur surface d’horizon des événements.)

Du point de vue informatique, la théorie des régions est satisfaite, mais il est difficile de la confirmer d’un point de vue observationnel – principalement parce que les trous noirs sont difficiles à observer directement, car ils n’émettent aucun rayonnement détectable. Mais ensuite, nous avons découvert des ondulations gravitationnelles se propageant dans l’espace-temps à la suite d’une collision entre deux de ces objets mystérieux.

C’était GW150914, le résumé Bloup De la collision enregistrée par l’interféromètre LIGO a tout changé. Ce fut la première découverte directe non pas d’un, mais de deux trous noirs. Ensemble, ils forment un trou noir plus grand.

Puis ce trou noir a grondé faiblement, comme une cloche sonnée. En 2019, Isi et ses collègues ont compris comment détecter le signal de cette résonance. Maintenant, ils l’ont décodé et craqué pour calculer la masse et le spin du trou noir final.

Ils ont également effectué une nouvelle analyse du signal de fusion pour calculer la masse et la rotation des trous noirs qui fusionnaient auparavant. Étant donné que la masse et la rotation sont liées à la région de l’horizon des événements, cela leur a permis de calculer les horizons des événements pour les trois objets.

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Si l’horizon des événements peut diminuer en taille, alors l’horizon des événements du trou noir fusionné final doit être plus petit que celui des deux trous noirs qu’il a créés. Selon leurs calculs, les deux plus petits trous noirs avaient une superficie totale d’horizon des événements de 235 000 kilomètres carrés (91 000 milles carrés). Le dernier trou noir a une superficie de 367 000 kilomètres carrés.

« Les données montrent avec une confiance écrasante que la zone d’horizon a augmenté après la fusion, et que la loi de la zone est satisfaite avec une probabilité très élevée », Issa a dit.

« Ce fut un soulagement que notre résultat concorde avec le modèle que nous attendons et confirme notre compréhension des fusions complexes de trous noirs. »

Du moins à court terme. Sous la mécanique quantique – qui ne cadre pas bien avec la physique classique – Hawking a prédit plus tard que sur de très longues périodes de temps, les trous noirs devraient perdre de la masse sous la forme du type de rayonnement du corps noir que nous appelons maintenant Rayonnement Hawking. Ainsi, l’horizon des événements d’un trou noir pourrait encore finir par se rétrécir.

Évidemment, cela devra être étudié de plus près à l’avenir. Pendant ce temps, le travail d’Isi et de son équipe nous a donné une nouvelle boîte à outils pour vérifier d’autres observations d’ondes gravitationnelles, dans l’espoir de mieux comprendre les trous noirs et la physique de l’univers.

« Il est encourageant de constater que nous pouvons penser de manière nouvelle et innovante aux données sur les ondes gravitationnelles et proposer des questions que nous pensions ne pas pouvoir auparavant » Issa a dit.

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« Nous pouvons continuer à extraire des morceaux d’informations qui parlent directement aux substrats de ce que nous pensons comprendre. Un jour, ces données pourraient révéler quelque chose à quoi nous ne nous attendions pas. »

La recherche a été publiée dans messages d’examen physique.

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