Šių metų vasarį astronomai padarė monumentalų atradimą. Beveik šimtą metų po to, kai Albertas Einšteinas prognozavo juos, mokslininkai pagaliau atrado gravitacines bangas - „bangas erdvės metu“, apšviestas dviejų susijungiančių juodųjų skylių. Šis pastebėjimas buvo labai aiškus Einšteino bendrosios reliatyvumo teorijos patvirtinimas, tačiau tuo pat metu šis įvykis buvo drąsus įrodymas, kad šios teorijos įstatymai nustoja galioti, kai tik pasiekia juodųjų skylių įvykių horizontą.
Nuo šių metų vasario Lazerio interferometrinių gravitacinių bangų observatorija (LIGO) gravitacines bangas matė iš viso tris kartus. Tyrėjai pagaliau atidžiai apžiūrėjo radinius ir dabar tvirtina radę vadinamųjų „aidų“įrodymų bangose, kurie nuginčija Einšteino prognozes apie juodąsias skyles.
- „Salik.biz“
Šie teiginiai šiuo metu skelbiami mokslinėje internetinėje bibliotekoje ArXiv.org, kur juos gali išanalizuoti kiti fizikų bendruomenės nariai, prieš pateikdami juos tarpusavio vertinimui. Todėl labai tikėtina, kad iš išorės pažiūrėjus į duomenų apie šių aidų stebėjimus duomenis, bus rasta naujų faktų. Be to, pateikti įrodymai buvo pateikti 5 Sigma tikslumu, kuris yra aukso standartas fizikos pasaulyje. Tai reiškia, kad iš 3,5 milijono yra viena galimybė, kad stebėjimai yra grynas sutapimas.
Tačiau jei kiti tyrimai parodys, kad šis „aidas“iš tikrųjų egzistuoja, tada fizikai tai bus didžiulis įvykis. Anksčiau buvo siūloma, kad artėjant prie juodųjų skylių centro, bendrojo reliatyvumo dėsniai būtų sutraiškyti smailiakampiams, tačiau šis atradimas parodys, kad įstatymai taip pat nustos veikti ties šių erdvės-laiko reiškinių riba. Jei taip, tuomet tai gali būti visiškai naujos fizikos dėsnių atsiradimo pradžia.
„LIGO ir kitų organizacijų atradimas perspektyvoje suteikia puikią galimybę ištirti naujus fizinius įstatymus“, - sako Steve'as Giddingsas, Kalifornijos universiteto Santa Barbaros juodųjų skylių tyrėjas, nedalyvavęs šiandien aprašytame tyrime.
Jei aidai pasirodys kaip manekenai, bendrąjį reliatyvumą reikės išlaikyti tik dar vieną testą. Dešimtmečiais fizikai bandė įsmeigti juodąsias skylutes į šią teoriją, bandydami rasti būdų, kaip ją integruoti su kvantine mechanika, tačiau Einšteino teorija iki šiol sekėsi gerai.
Bet prieš tęsdami diskusiją, supraskime, kas yra šie aidai ir kaip jie yra susiję su bendra reliatyvumu.
Viskas patenka į vadinamąjį juodųjų skylių informacinį paradoksą. Remiantis Einsteino teorija, viskas, kas kerta juodųjų skylių įvykių horizontą, turėtų išnykti, nieko nepalikdama. Tradicine prasme tai reiškia, kad niekas, net ne šviesa, nesugeba išbristi iš juodosios skylės (taigi, beje, šio objekto pavadinimas).
Reklaminis vaizdo įrašas:
Pastaruoju metu mokslininkai labai suglumę išbandę šią teoriją. Iš tiesų, pagal kvantinės mechanikos dėsnius, juodoji skylė absorbuota medžiaga iš tikrųjų gali palikti pėdsaką informacijos pavidalu. Taigi kaip įvykio horizontą galima vienu metu apibūdinti tiek bendrojo reliatyvumo požiūriu (viskas sunaikinama peržengus jo ribas), tiek kvantinės mechanikos požiūriu (žiūrint iš objekto, jo informacija išlieka)?
Šis klausimas yra vienas sunkiausių šiuolaikinėje fizikoje, ir mokslininkai vis dar negali rasti atsakymo į jį.
Vienas iš siūlomų paaiškinimų yra 2012 m. Užkardos hipotezė, kuri rodo, kad aplink įvykio horizontą yra žiedų labai įkrautų dalelių, kurios sudegina bet kurias medžiagas, praeinančias pro jas.
Fiziko Stepheno Hawkingo prielaida yra kitokia. Jis mano, kad juodąsias skylutes gali apjuosti minkšti „plaukai“(plaukai, be abejo, čia naudojami kaip metafora). Šie „plaukai“žymi mažai apkrautus kvantinius trikdžius ir sulaiko parašus (informaciją, jei bus), visa, kas kadaise pateko į juodąją skylę.
Nepriklausomai nuo to, į kokią hipotezę esate labiau linkę, jų pagrindinė žinia yra ta pati: vietoje bendrojo reliatyvumo numatyto gryno įvykių horizonto, juodųjų skylių ribos gali būti daug sudėtingesnės ir neryškesnės, nei įsivaizdavome. Ir pagrindinė problema čia buvo ta, kad mes neturėjome galimybės kažkaip patikrinti šių prielaidų. Kol LIGO neaptiko gravitacinių bangų.
Turėdama turimus duomenis, tarptautinė tyrėjų komanda siūlo būdą išsiaiškinti, kas vyksta aplink juodąsias skyles. Remiantis nauja prielaida, jei juodųjų skylių įvykių horizontas nelabai atitinka bendrojo reliatyvumo dėsnius, aidai turėtų likti po pradinių gravitacinių bangų.
Pasak tyrėjų, juos bus galima aptikti dėka juodąją skylę supančių „plaukų“, kurie yra susijaudinimo būsenoje ir šiuo metu elgiasi kaip veidrodžiai. Jie fiksuoja kai kurias gravitacines bangas, išvengdamas juodosios skylės, apgaubia jas, perduoda kai kurias jų pasipiktinimo būsenas, ir tada jas galima aptikti tokiais instrumentais kaip LIGO.
Remiantis mokslininkų skaičiavimais, šiuos aidus buvo galima aptikti naudojant LIGO 0,1 ir 0,3 sekundės po pirminio gravitacinės bangos išlaisvinimo. Ir štai! Mokslininkai tapo to liudininkais! Be to, įvykis buvo stebimas ne tik pirmą kartą aptikus gravitacines bangas šių metų vasarį, bet ir per visus tris šių metų gravitacinių bangų stebėjimus.
Žinoma, reikia suprasti, kad šiuos tris įvykius vargu ar galima vadinti patikimais statistiniais duomenimis. Taigi, nors išlieka galimybė, kad šie aidai buvo kažkokie foniniai triukšmai (1 iš 270 atvejų arba 2,9 Sigma klaida), kiti stebėjimai padės tyrėjams sukurti tvirtesnę įrodymų bazę.
„Geros žinios yra tai, kad LIGO aiškumas ir jautrumas netrukus bus žymiai pagerintas, todėl per ateinančius dvejus metus turime tvirtesnę galimybę patvirtinti arba paneigti šiuos pastebėjimus“, - sakė vadovaujanti tyrėja Niaesh Afshordi.
Net jei aidai gali būti patvirtinti, jie neatsakys į klausimą, kokį neryškumo lygį turi juodosios skylės. Todėl kol kas informacinio paradokso sprendimas buvo atidėtas. Kol kas aišku viena: vienas iš svarbiausių šių metų fizikos atradimų tapo dar labiau viliojantis.
NIKOLAY KHIZHNYAK