"Эхо" гравитационных волн подтверждает гипотезу Стивена Хокинга о квантовой природе черных дыр - «Наука и технологии»

Своего рода эхо в принимаемых сигналах гравитационных волн может служить подтверждением того, что горизонт событий черной дыры является более сложным образованием, нежели было принято считать ранее. И недавно исследователям из университета Ватерлоо впервые удалось зарегистрировать сигналы такого гравитационного эха, источником которого, предположительно, является квантовый "пух", окружающий некоторые из недавно сформировавшихся черных дыр.

Напомним нашим читателям, что гравитационные волны являются пульсациями искажений пространственно-временного континуума, которые вызываются масштабными космическими катаклизмами, чаще всего столкновениями высокоэнергетических и плотных, но компактных объектов в космосе, таких, как черные дыры и нейтронные звезды.

"Согласно Общей теории относительности Альберта Эйнштейна, ничего не может сбежать от черной дыры, как только оно прошло некую точку невозврата, известную под термином "горизонт событий" - рассказывает Ньаеш Афшорди (Niayesh Afshordi), профессор физики и астрономии, - "Так считали ученые до тех пор, пока Стивен Хокинг при помощи теории квантовой механики не показал, что квантовые частицы при определенных условиях могут медленно просачиваться через горизонт событий в обратном направлении, что получило название излучения Хокинга".

"Более того, ученые не имели возможности определить экспериментально, покидает ли какая-нибудь материя область горизонта черной дыры до момента первого обнаружения гравитационных волн" - объясняет профессор Афшорди, - "И если квантовый "пух", ответственный за излучение Хокинга, реально существует вокруг черных дыр, он может стать своего рода зеркалом, отражающим гравитационные волны, что создавало бы гравитационные сигналы меньшей амплитуды".

Ученые из университета Ватерлоо, работая с коллегами из института Гравитационной физики Макса Планка в Германии, зарегистрировали первые повторяющиеся сигналы гравитационного эха, которые свидетельствуют о том, что природа черных дыр и природа их горизонта событий кардинально отличаются от того, на что указывает Общая теория относительности Альберта Эйнштейна. Отметим, что сигналы гравитационного эха были обнаружены в данных, собранных детекторами LIGO/Virgo, которые в самый первый раз зарегистрировали волны от столкновения двух нейтронных звезд.

Сигналы гравитационного эха по форме и другим параметрам полностью соответствуют сигналам, полученным путем расчетов сложнейших математических моделей черных дыр, которые при помощи квантовой механики описывают излучение Хокинга и другие связанные с этим явления.

"Полученные нами результаты носят пока предварительный характер из-за существующего очень маленького шанса того, что все, что нам удалось увидеть, произошло из-за случайных помех в детекторах гравитационных волн. Но этот шанс будет уменьшаться, а достоверность результатов - увеличиваться, когда мы будем находить и другие подобные случаи" - рассказывает профессор Афшорди, - "И теперь, когда мы точно знаем, что нам надо искать, мы, без сомнения, найдем больше примеров, которые станут своего рода "зондами" квантовой структуры пространственно-временного континуума".

И в заключение следует отметить, что данная работа, названная "Echoes from the Abyss: A highly spinning black hole remnant for the binary neutron star merger GW170817", удостоилась первого места в конкурсе Buchalter Cosmology Prize, в котором принимают участие только инновационные теоретические и экспериментальные работы в области космологии.