Prije deset godina, znanstvenici su prvi put "čuli" kako svemir podrhtava. To prvo otkriće gravitacijskih valova potvrdilo je ključnu pretpostavku iz teorije opće relevantnosti Alberta Einsteina i označilo početak nove ere u astronomiji.

Sada, novo otkriće gravitacijskih valova obilježava godišnjicu tog velikog znanstvenog proboja. Objavljeno u časopisu Physical Review Letters, ovo otkriće stavlja na kušnju teoriju još jednog znanstvenog velikana - Stepehena Hawkinga.

Što su gravitacijski valovi?

Gravitacijski valovi su "nabori" u strukturi prostor-vremena koji se šire brzinom svjetlosti. Nastaju kada se masivni objekti iznimno ubrzaju – primjerice, pri sudaru crnih rupa ili spajanju ostataka masivnih zvijezda poznatih kao neutronske zvijezde.

ALARMANTAN PROBLEM /

Znanstvenici opet upozoravaju: 'Umjetna inteligencija ne razumije što radi i to je opasno'

Ti valovi koji se šire kroz svemir prvi su put izravno opaženi 14. rujna 2015. godine pomoću dvaju detektora LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) u Sjedinjenim Američkim Državama.

Taj prvi signal, nazvan GW150914, nastao je pri sudaru dviju crnih rupa, svake više od 30 puta masivnije od Sunca, udaljenih više od milijardu svjetlosnih godina od Zemlje.

To je bilo prvo izravno potvrđivanje postojanja gravitacijskih valova, točno onako kako je Einstein predvidio prije 100 godina. Otkriće je znanstvenicima Raineru Weissu, Barryju Barishu i Kipu Thorneu donijelo Nobelovu nagradu za fiziku 2017. godine za njihov pionirski rad u sklopu LIGO suradnje.

Više od 300 singala u manje od desetljeća

Od 2015. godine, detektori LIGO, talijanski Virgo i japanski KAGRA zabilježili su više od 300 gravitacijskih valova.

Prije samo nekoliko tjedana, međunarodna suradnja LIGO/Virgo/KAGRA objavila je najnovije rezultate četvrtog ciklusa promatranja, čime se broj poznatih gravitacijskih valova više nego udvostručio, piše Science Alert.

REVOLUCIJA /

Hrvatski znanstvenici pomiču granice: Nova AI metoda precizno otkriva granice tumora

Sada, deset godina nakon prvog otkrića, međunarodni tim znanstvenika, uključujući i australske znanstvenike iz Centra izvrsnosti za otkrivanje gravitacijskih valova (OzGrav), objavio je novo otkriće gravitacijskog vala: GW250114.

Taj signal gotovo je identičan onome prvome (GW150914). Sudar crnih rupa koji je proizveo GW250114 imao je vrlo slična fizička svojstva kao i prvi zabilježeni događaj. Međutim, zahvaljujući značajnim nadogradnjama detektora u proteklih deset godina, novi signal je mnogo jasniji – gotovo četiri puta "glasniji" od GW150914.

Hawking je bio u pravu

Prije više od 50 godina, fizičari Stephen Hawking i Jacob Bekenstein neovisno su formulirali skup zakona koji opisuju ponašanje crnih rupa.

Hawkingov drugi zakon mehanike crnih rupa, poznat i kao teorem o površini crne rupe kaže da površina horizont događaja (granične sfere iz koje ništa ne može pobjeći) crne rupe uvijek mora rasti. Drugim riječima - crne rupe ne mogu se smanjivati.

Bekenstein je pokazao da je površina crne rupe izravno povezana s njezinom entropijom, znanstvenom mjerom nereda. Budući da entropija uvijek mora rasti (prema drugom zakonu termodinamike), to znači da površina crne rupe mora rasti.

Kako to testirati?

Sudari crnih rupa ispadaju kao savršen alat. Zahvaljujući preciznosti najnovijeg mjerenja, znanstvenici su uspjeli provesti najprecizniji test Hawkingova teorema o površini do sada.

ZNANOST U KUHINJI /

Zaboravite sve što ste znali o rezanju luka: Matematičari otkrili savršeni način

Prijašnji testovi temeljeni na GW150914 pokazali su da podaci odgovaraju Hawkingovu zakonu, ali ga nisu mogli konačno potvrditi.

Crne rupe su, iznenađujuće, jednostavni objekti. Površina njihove granice određena je njihovom masom i kutnim momentom (spinom) - to su jedini parametri potrebni za opisivanje astrofizičke crne rupe. Upravo ti parametri određuju izgled gravitacijskog vala.

Mjerenjem mase i spina dviju crnih rupa prije sudara i usporedbom s masom i spinom nastale crne rupe, znanstvenici su izračunali površine svake pojedine crne rupe te ih usporedili s površinom konačne, spojene crne rupe.

Podaci pokazuju izvrsno slaganje s teorijskom prognozom da površina mora rasti – time je Hawkingov zakon potvrđen bez sumnje.

Koga će testirati sljedećeg?

Buduća opažanja gravitacijskih valova omogućit će testiranje još egzotičnijih znanstvenih teorija – pa možda čak i otkriti prirodu misterioznih sastavnica svemira: tamne tvari i tamne energije.

POGLEDAJTE GALERIJU

NEVRIJEME KUCA NA VRATA /

Tijekom grmljavine neke aktivnosti treba izbjegavati: Ove 23 mjere spašavaju živote

POGLEDAJTE VIDEO: Poljaci šokirani ruskim dronovima: 'Prasak, i više nije bilo stana ni krova, sve je uništeno'