Oameni de știință au ascultat marginea unei găuri negre și au identificat un semnal important

Fizicienii anunță pentru prima dată identificarea unui semnal din undele gravitaționale care poartă informații despre regiunea extrem de apropiată de orizontul evenimentelor unei găuri negre, fiind cel mai apropiat indiciu observațional despre această zonă misterioasă. Descoperirea a rezultat în urma analizei evenimentului GW250114, publicată într-un studiu din revista Nature.

Coliziunea a două găuri negre și semnalul GW250114

Vineri, 14 ianuarie 2025, detectoarele LIGO au înregistrat coliziunea a două găuri negre. Semnalul, denumit GW250114, a avut o intensitate și claritate excepțională, facilitând analiza detaliată a ultimei faze a fuziunii. Cele două obiecte cosmice aveau mase de aproximativ 32 și 34 de ori masa Soarelui și s-au unit la peste un miliard de ani-lumină de Pământ.

Unda gravitațională și zona de proximitate a găurilor negre

Atunci când două găuri negre se apropie, se rotesc cu viteze mari, culminând într-o fuziune. În momentul coliziunii, spațiu-timpul este zguduit, iar energia eliberată se manifestă în undele gravitaționale. Acestea nu sunt unde sonore, ci deformări extrem de fine ale spațiului și timpului, detectate prin schimbări minuscule în lungimea tunelurilor laser ale detectorului LIGO.

După fuziune, gaura neagră rezultată intră în faza de ringdown, o etapă în care semnalul gravitațional devine mai subtil. Cercetătorii au extras din date o componentă numită „undă directă”, care nu provine din interiorul găurii negre, ci din regiunea exterioară a acesteia.

PUBLICITATE

Semnalul și fenomenele de near-horizon

„Unda directă” poartă indicii despre zona din apropierea orizontului evenimentelor. Aceasta nu este emisă din interiorul găurii negre, ci reflectă interacțiuni în regiunea unde gravitația devine atât de puternică încât începe să tragă după sine spațiu-timpul, fenomen denumit frame dragging.

Descoperirea completează modalitățile de studiu ale găurilor negre, pe lângă observațiile prin telescopul Event Horizon Telescope, care urmărește materia fierbinte din apropierea obiectelor supermasive, și observațiile din sistemele de unde gravitaționale.

Implicații pentru fizica modernă și teoria relativității universale

Studiul semnalului GW250114 deschide noi perspective în analiza limitelor imposibil de studiat ale Universului. Orizontul evenimentelor, pragul dincolo de care nimic nu mai poate reveni, nu este vizibil direct, dar undele gravitaționale oferă o metodă de a studia efectele sale.

Rezultatele pot ajuta la măsurarea proprietăților dramei lui Einstein, precum viteza de rotație și intensitatea gravitației în apropierea orizontului. Acest lucru este crucial pentru testarea relativității generale în condiții extreme și pentru înțelegerea mecanismelor fundamentale ale cosmologiei.

Impact pe termen lung și dilemele inovatoare ale fizicii

Dezvăluirea semnalului semnalează un progres în observarea găurilor negre și contribuie la eforturile de a reconcilia teoria relativității generale cu mecanica cuantică. În particular, cercetările vizează problemele legate de paradoxul informației, care ridică întrebări despre destinul informației în cazul absorției de către o gaură neagră.