Undele gravitaționale dintr-o gaură neagră care sună susțin teorema fără păr

Pentru găurile negre, este greu să ieși în evidență din mulțime: a purta un mohawk este un nu-nu.

Ondulurile din spațiu-timp produse ca două găuri negre fuzionate într-una sugerează că giganții nu au „păr”, raportează oamenii de știință în 13 septembrie. Scrisori de revizuire fizică. Acesta este un alt mod de a spune că, așa cum este prezis de teoria generală a relativității a lui Einstein, găurile negre nu au caracteristici distinctive în afară de masă și viteza la care se rotesc (SN: 9/24/10).

„Găurile negre sunt obiecte foarte simple, într-un anumit sens”, spune fizicianul Maximiliano Isi de la MIT.

Detectate de Observatorul de unde gravitaționale cu interferometru laser avansat, LIGO, în 2015, ondulațiile spațiu-timp au rezultat dintr-o întâlnire fatidică între două găuri negre, care s-au învârtit una în jurul celeilalte înainte de a se ciocni împreună pentru a forma o gaură neagră mare (SN: 2/11/16). În urma acelei coalescențe, gaura neagră mare nou formată a trecut printr-o perioadă de „reducere”. A oscilat timp de câteva milisecunde în timp ce a emis unde gravitaționale, similar modului în care un clopot lovit vibrează și produce unde sonore înainte de a se liniști în cele din urmă.

Găurile negre reverberante emit unde gravitaționale nu la o singură frecvență, ci cu frecvențe suplimentare, de scurtă durată, cunoscute sub denumirea de tonuri – la fel ca un clopoțel sună cu mai multe tonuri în plus față de înălțimea sa principală.

Măsurarea frecvenței principale a găurii negre care sună, precum și a unei tonuri a permis cercetătorilor să compare acele unde cu predicția pentru o gaură neagră fără păr. Rezultatele au fost de acord cu 20 la sută.

Acest rezultat lasă încă un loc de mișcare pentru ca teorema fără păr să fie dovedită greșită. Dar, „Este o demonstrație clară că metoda funcționează”, spune fizicianul Leo Stein de la Universitatea din Mississippi din Oxford, care nu a fost implicat în cercetare. „Și sperăm că precizia va crește pe măsură ce LIGO se îmbunătățește.”

Cercetătorii au calculat, de asemenea, masa și rotația găurii negre, utilizând numai undele din perioada de derulare. Cifrele au fost de acord cu valorile estimate din întregul eveniment – inclusiv spiralarea și fuziunea celor două găuri negre originale – și astfel au întărit ideea că comportamentul găurii negre rezultată a fost determinat în întregime de masa și spinul acesteia.

Dar la fel cum un bărbat majoritar chel poate avea câteva șuvițe, găurile negre ar putea dezvălui ceva păr la o inspecție mai atentă. Dacă o fac, asta ar putea duce la o soluție la paradoxul informației, un puzzle despre ce se întâmplă cu informațiile care cade într-o gaură neagră (SN: 5/16/14). De exemplu, într-o încercare din 2016 de a rezolva paradoxul, fizicianul Stephen Hawking și colegii săi au sugerat că găurile negre ar putea avea „păr moale” (SN: 4/3/18).

„Este posibil ca aceste obiecte să aibă mai multe mistere pentru ele, care vor fi dezvăluite doar de măsurătorile viitoare, mai sensibile”, spune Isi.