Pengamatan baru dari dua lubang hitam dalam penggabungan telah mengkonfirmasi prediksi yang dilakukan beberapa dekade yang lalu oleh Albert Einstein, Stephen Hawking, dan Roy Kerr.
Satu dekade yang lalu, para ilmuwan pertama kali mengambil riak dalam interpretasi ruang-waktu, yang dikenal sebagai Gelombang gravitasidiproduksi oleh tabrakan dua lubang hitam. Sekarang, dibantu oleh instrumentasi yang lebih baik dan banyak keberuntungan, yang baru saja diamati lubang hitam Merger menawarkan pandangan yang paling pasti sejauh ini tentang bagaimana lubang hitam berperilaku-dan, dalam prosesnya, memberikan konfirmasi yang telah lama dicari dari prediksi utama oleh Albert Einstein dan Stephen Hawking.
Pengukuran terbaru berasal dari laser interferometer observatorium gelombang gravitasi (Ligo), dengan analisis yang dipimpin oleh konten Astrophysics Maximiliano dan akan Farr dari Pusat Astrofisika Komputasi Flatiron di New York City. Temuan ini menerangi sifat lubang hitam dan struktur yang mendasari ruang-waktu, menunjukkan kemungkinan titik kontak antara fisika kuantum dan relativitas umum Einstein.
“Ini adalah pandangan yang paling jelas tentang sifat lubang hitam,” kata Isi, yang juga merupakan asisten profesor di Universitas Columbia. “Kami telah menemukan beberapa bukti terkuat bahwa lubang hitam astrofisika adalah lubang hitam yang diprediksi dari teori relativitas umum Albert Einstein.”
Temuan Baru -Ini diterbitkan dalam jurnal Surat Ulasan Fisik oleh kolaborasi ligo-virgo-kagra.
Lubang hitam dan gelombang gravitasi
Untuk bintang besar, lubang hitam menandai langkah terakhir dalam siklus hidup mereka. Gravitasi mereka begitu kuat sehingga bahkan cahaya tidak dapat dipisahkan. Ketika dua lubang hitam bertabrakan, mereka melengkung ruangan itu sendiri dan menghasilkan gelombang gravitasi yang melakukan perjalanan ke luar kosmos, mirip dengan lonceng berdering setelah dipukul.
Riak -riak yang menentukan ruang, yang disebut gelombang gravitasi, dapat memberi tahu para ilmuwan banyak tentang benda -benda yang membuatnya. Sama seperti lonceng besi besar membuat suara yang berbeda dari lonceng aluminium yang lebih kecil, “suara” yang dibuat oleh kombinasi lubang hitam khusus untuk sifat -sifat lubang hitam yang terlibat.
Para ilmuwan dapat mendeteksi gelombang gravitasi dengan instrumen khusus di observatorium seperti LIGO di Amerika Serikat, Virgo di Italia, dan Kagra di Jepang. Instrumen -instrumen ini dengan hati -hati mengukur berapa lama waktu yang dibutuhkan laser untuk mengambil jalan yang diberikan. Saat gelombang gravitasi meregangkan dan mengompres ruang-waktu, panjang instrumen, dan dengan demikian waktu perjalanan cahaya, berubah dengan hati-hati. Dengan mengukur perubahan kecil dengan presisi besar, para ilmuwan dapat menggunakannya untuk menentukan karakteristik lubang hitam.
Gelombang gravitasi yang baru dilaporkan ditemukan dibuat oleh merger yang membentuk lubang hitam dengan massa 63 matahari dan berputar pada 100 revolusi per detik. Temuan ini datang 10 tahun setelah Ligo melakukan deteksi pertama dari merger lubang hitam. Sejak penemuan tempat pembuangan sampah, peningkatan peralatan dan teknik telah memungkinkan para ilmuwan untuk mendapatkan pandangan yang lebih jelas tentang peristiwa yang mengguncang ruang ini.
“Pasangan baru hampir kembar untuk deteksi bersejarah pertama pada tahun 2015,” kata ISI. “Tapi instrumennya jauh lebih baik, jadi kita dapat menganalisis sinyal dengan cara yang tidak mungkin 10 tahun yang lalu.”
Dengan sinyal -sinyal baru ini, isi dan rekannya melihat tabrakan total sejak lubang hitam pertama kali saling bertarung sampai gema akhir ketika lubang hitam gabungan menetap di negara bagian barunya, yang hanya terjadi milidetik setelah kontak pertama.
Sebelumnya, gema terakhir sulit ditangkap, seperti pada saat itu, dering lubang hitam akan pingsan. Akibatnya, para ilmuwan tidak dapat memisahkan kerupuk dari lubang hitam terakhir itu sendiri.
Membuka cincin lubang hitam
Pada tahun 2021, isinya memimpin penelitian yang menunjukkan metode terbaru yang ia, Farr, dan yang lainnya dikembangkan untuk mengisolasi frekuensi tertentu-atau 'nada' menggunakan data dari merger lubang hitam 2015. Metode ini terbukti kuat, tetapi pengukuran 2015 tidak cukup jelas untuk mengkonfirmasi prediksi utama tentang lubang hitam. Namun, dengan pengukuran yang lebih tepat dan lebih tepat, konten dan rekannya lebih yakin mereka telah berhasil mengisolasi sinyal panjang milidetik dari lubang hitam terakhir, selesai. Ini memungkinkan tes yang lebih jelas tentang sifat lubang hitam.
“Sepuluh milidetik terdengar sangat pendek, tetapi instrumen kami jauh lebih baik sekarang karena ini cukup waktu bagi kami untuk benar -benar menganalisis dering lubang hitam terakhir,” kata ISI. “Dengan deteksi baru ini, kami memiliki tampilan sinyal yang sangat rinci sebelum dan sesudah merger lubang hitam.”
Pengamatan baru memungkinkan para ilmuwan untuk menguji kunci yang diduga sejak dekade yang lalu bahwa lubang hitam pada dasarnya adalah objek sederhana. Pada tahun 1963, fisikawan Roy Kerr menggunakan relativitas umum Einstein untuk secara matematis menggambarkan lubang hitam dengan satu persamaan. Persamaan menunjukkan bahwa lubang hitam astrofisik dapat dijelaskan dengan hanya dua karakteristik: rotasi dan massa. Dengan data baru yang berkualitas baru, para ilmuwan dapat mengukur frekuensi dan durasi cincin lubang hitam yang digabungkan lebih tepat dari sebelumnya. Ini memungkinkan mereka untuk melihat bahwa, memang, lubang hitam gabungan adalah objek sederhana, dijelaskan hanya dengan massa dan rotasi.
Pengamatan juga digunakan untuk menguji ide -ide dasar yang diusulkan oleh Stephen Hawking yang disebut Teorema Area Hawking. Ini menyatakan bahwa ukuran cakrawala acara Black Hole – garis masa lalu yang tidak ada, bahkan tidak dapat kembali – hanya dapat tumbuh. Menguji apakah teorema ini berlaku memerlukan pengukuran lubang hitam yang luar biasa sebelum dan sesudah merger mereka. Setelah mendeteksi merger lubang hitam pertama pada tahun 2015, Hawking bertanya -tanya apakah tanda tangan merger dapat digunakan untuk mengkonfirmasi teorema -nya. Pada saat itu, tidak ada yang mengira itu mungkin.
Pada tahun 2019, setahun setelah kematian Hawking, metode ini telah meningkat cukup sehingga konfirmasi tentatif pertama datang menggunakan teknik yang dikembangkan oleh ISI, Farr, dan rekan -rekannya. Dengan resolusi empat kali lebih baik, data baru memberi para ilmuwan lebih yakin bahwa teorema Hawking benar.
Lubang hitam dan panah waktu
Dalam mengkonfirmasi teorema Hawking, hasilnya juga mengisyaratkan koneksi ke hukum kedua termodinamika. Undang -undang ini menyatakan bahwa properti yang mengukur gangguan sistem, yang dikenal sebagai entropi, harus meningkat, atau setidaknya tetap konstan, seiring waktu. Memahami termodinamika lubang hitam dapat menyebabkan kemajuan di bidang fisika lain, termasuk gravitasi kuantum, yang bertujuan untuk menggabungkan relativitas umum dengan fisika kuantum.
“Sangat dalam bahwa ukuran cakrawala dari peristiwa lubang hitam berperilaku seperti entropi,” kata ISI. “Ini memiliki implikasi teoretis yang sangat mendalam dan berarti bahwa beberapa aspek lubang hitam dapat digunakan untuk secara matematis menyelidiki sifat sebenarnya dari ruang dan waktu.”
Banyak yang curiga bahwa deteksi Penggabungan Hole Hole Future hanya akan mengekspresikan lebih banyak tentang sifat benda -benda ini. Dalam dekade berikutnya, detektor diharapkan 10 kali lebih sensitif daripada hari ini, memungkinkan untuk tes karakteristik lubang hitam yang lebih ketat.
“Mendengarkan nada yang dipancarkan oleh lubang hitam ini adalah harapan terbaik kami untuk belajar tentang karakteristik ruang ekstrem dan waktu yang mereka hasilkan,” kata Farr, yang juga seorang profesor di Stony Brook University. “Dan ketika kita membangun detektor gelombang gravitasi yang lebih banyak dan lebih baik, akurasi akan terus membaik.”
“Sudah begitu lama bidang ini telah menjadi spekulasi matematis dan teoretis murni,” kata ISI. “Tapi sekarang kita berada dalam posisi untuk benar -benar melihat proses luar biasa ini dalam tindakan, yang menyoroti berapa banyak kemajuan yang ada -dan akan terus menjadi -di bidang ini.”
Referensi: “GW250114: Menguji Hukum Area Hawking dan Sifat Lubang Hitam” oleh Ag Abac, I. Abouelfettouh, F. Acklese, K. Ackley, C. Adamcewicz, S. Adhicary, D. Adhikari, N. Adhikari, Rx Adhikari, et al. (Ligo Scientific, Virgo, dan Kagra Kolaborasi), 10 September 2025, Surat Ulasan Fisik.
Doi: 10.1103/kw5g-d732
Jangan pernah melewatkan terobosan: Bergabunglah dengan Buletin ScitechDaily.
NewsRoom.id
