Доказана теорема Стивена Хокинга о площадях черных дыр
Согласно теореме Хокинга, площадь и энтропия такого объекта как черная дыра, не могут уменьшаться с течением времени на относительно небольших временных масштабах. Проверить этот закон путем определения размеров отдельных черных дыр в настоящее время невозможно, но гравитационно-волновые наблюдения позволили исследователям провести проверку, изучая поведение черных дыр при слиянии.
Применительно к слиянию теорема о площади черных дыр говорит о том, что общая площадь двух исходных объектов не может превышать площадь дыры, получившейся в результате слияния. Чтобы проверить предсказания Хокинга, авторы новой работы разработали метод расчета площадей черных дыр по гравитационно-волновому сигналу.
Метод включает в себя извлечение из сигнала двух составляющих. Первая отвечает за этап под названием «инспэйрал», при котором идёт постепенная деградация орбиты двух черных дыр. Он заканчивается на последней стабильной круговой орбите перед непосредственно слиянием. Вторая часть сигнала относится к этапу «рингдаун» — на нем результирующая чёрная дыра приобретает свою финальную форму, испуская гравитационные волны.
Исследователи обработали полученные данные несколькими алгоритмами, которые включали или исключали различные части сигнала, такие как обертоны или узкое окно вокруг момента слияния, поскольку каждая из этих частей требовала различных предположений. Ученые обнаружили, что для этого конкретного слияния теорема выполняется с вероятностью не менее 95% (результате находится в интервале 2σ). Астрофизики говорят, что смогут улучшить эту точность после включения в расчет прошлых наблюдений. Авторы также хотят проверить правильность теоремы на большой популяции черных дыр или кандидатов в такие объекты.
Статья опубликована в журнале Physical Review Letters.
Измерить площадь отдельной черной дыры астрофизики пока не могут. Это не позволяет напрямую проверить теорему Хокинга. Теперь физики нашли способ проверить ее косвенно, измеряя площади объектов до и после слияния