Гравитационные волны подтвердили предсказания Хокинга о черных дырах
Закон площади гласит, что площадь поверхности черной дыры не может уменьшаться
Считается, что черные дыры подчиняются простым правилам, которые постепенно находят подтверждения. Теперь подтвердился и один из самых известных законов черной дыры, предсказанный физиком Стивеном Хокингом.
Согласно теореме о площади черной дыры, предложенной Хокингом еще в начале 1970-х годов, площадь поверхностей черных дыр не может уменьшаться со временем. Теорема площади буквально очаровала физиков, поскольку отражает известное физическое правило, согласно которому беспорядок или энтропия не может уменьшаться со временем. Энтропия постоянно увеличивается.
«Это удивительное указание на то, что области черных дыр являются чем-то фундаментальным и важным», — говорит астрофизик Уилл Фарр из Университета Стоуни-Брук в Нью-Йорке и Института Флэтайрон в Нью-Йорке.
Площадь поверхности черной дыры не меняется, если в нее ничего не попадает. Однако если что-то начинает в нее вливаться, то она наберет большую массу, увеличив площадь своей поверхности. Но падающее в черную дыру вещество может заставить ее вращаться, что уменьшает площадь ее поверхности. Закон же площадей гласит, что увеличение площади поверхности из-за дополнительной массы всегда превышает уменьшение площади поверхности из-за добавленного вращения.
Для проверки этого правила астрофизики из Массачусетского технологического института использовали рябь в пространстве-времени, вызванную двумя сливающимися черными дырами. Площадь поверхности черной дыры определяется ее горизонтом событий — границей за которой возврат невозможен. Согласно теореме площадей, площадь горизонта событий вновь образованной черной дыры должна быть, по крайней мере, такой же большой, как совокупная площадь горизонтов событий двух исходных черных дыр.
Ученые проанализировала гравитационные волны, обнаруженные обсерваторией гравитационных волн Advanced Laser Interferometer в 2015 году, разделив их на волны до слияния и после. Затем они рассчитали площади поверхностей черных дыр. Площадь поверхности вновь образованной черной дыры оказалась больше, чем площади двух исходных черных дыр. Таким образом соответствие закону площади оказалось на уровне 95%.
