Зіткнення чорних дір показали, що простір-час має пам’ять

Надзвичайно потужне зіткнення двох чорних дір, зареєстроване детекторами гравітаційних хвиль LIGO, дозволило фізикам з безпрецедентною точністю перевірити теорему площі чорної діри, запропоновану Стівеном Гокінгом у 1971 році.

Ця фундаментальна теорема стверджує, що після злиття двох чорних дір площа горизонту подій — межі, за якою ніщо, навіть світло, не може вирватися — ніколи не зменшується. Аналогія очевидна з другим законом термодинаміки, де ентропія не може знижуватися.

Подія GW250114, виявлена у 2025 році, була майже ідентичною першому історичному сигналу 2015 року, але цього разу модернізовані детектори LIGO мали утричі більшу чутливість. Це дозволило відстежити гравітаційні хвилі з високою точністю та розрізнити їхні обертони, схожі на дзвін. Саме ця деталь надала можливість обчислити площі горизонтів подій до і після злиття.

Результати показали: нова чорна діра мала більший горизонт подій, ніж сума площ двох початкових чорних дір, як і передбачав Гокінг. Якщо у 2021 році достовірність підтвердження становила 95%, то нині вона досягла вражаючих 99,999%. “Ми можемо почати збирати найдрібніші деталі того, що відбувається, просто тому, що ці сигнали настільки гучні, а невизначеності малі”, — зазначає Лора Натталл з Університету Портсмута.

Злиття чорних дір не лише підтвердило ідею Гокінга, але й зміцнило рівняння Роя Керра, згідно з якими чорні діри можна описати лише двома параметрами — масою і спіном. По суті, дві чорні діри з однаковими параметрами є математично ідентичними.

Відкриття GW250114 стало вдвічі гучнішим, ніж будь-яка інша гравітаційна хвиля, зафіксована раніше, і відкриває шлях до майбутніх перевірок фундаментальних теорій. Як підкреслює Ян Гаррі з Портсмутського університету: “Можливо, у 2028 році, після наступних модернізацій LIGO, ми зможемо дійсно знайти дірки — ті тонкі розбіжності, які підкажуть, де загальна відносність і квантова механіка перестають узгоджуватися”.

Таким чином, кожне нове зіткнення чорних дір стає унікальним експериментом у пошуку єдиної теорії квантової гравітації.