En dramatisk begivenhed langt fra Jordens overflade kan endelig bevise, at den afdøde fysiker Stephen Hawking havde ret i en af sine mest berømte teorier.
En gigantisk eksplosion i det fjerne univers har givet forskerne det mest overbevisende bevis for en af Stephen Hawkings mest berømte forudsigelser om sorte huller.
Det faktum, at den berømte fysikers teori igen er blevet bekræftet flere år efter hans død, kan forklares med betydelige fremskridt inden for astronomiske måleinstrumenter.
Disse har gjort det muligt for forskerne at opfange signaler fra rummet med en hidtil uset nøjagtighed.
Det internationale forskningssamarbejde LIGO-Virgo-KAGRA (LVK) har netop annonceret opdagelsen af en gravitationsbølge med det fængende navn GW250114.
Signalet, der er registreret af detektorerne, stammer fra en ekstremt kraftig gravitationsbølge, der er skabt ved kollisionen mellem to sorte huller. Dette signal er det stærkeste, der nogensinde er registreret, og har gjort det muligt at teste nogle af de største teorier inden for fysikken.
Og resultatet? Den såkaldte Hawking-arealteorem er korrekt.
Overfladearealet af sorte huller kan kun vokse
Ifølge teorien, som fysikeren fremsatte tilbage i 1971, kan det samlede areal af begivenhedshorisonten – grænsen til et sort hul, hvor tyngdekraften er så stærk, at selv lys ikke kan undslippe – aldrig mindskes, når to sorte huller smelter sammen.
Med andre ord kan »overfladearealet« af sorte huller kun vokse.
Målinger af frekvenserne af GW250114-signalet. Krydsene angiver de frekvenser, der bør være til stede ifølge Roy Kerrs beregninger.
Et internationalt forskerteam bekræftede dette ved at studere GW250114-signalet.
Når to sorte huller kolliderer og smelter sammen, udsender det nye sorte hul en række gravitationsbølger med specifikke frekvenser, som forskerne sammenligner med GW250114.
Analysen viser, at det samlede areal af de to oprindelige sorte hullers begivenhedshorisonter var omkring 240.000 kvadratkilometer – omtrent på størrelse med Storbritannien. Efter kollisionen steg arealet imidlertid til omkring 400.000 kvadratkilometer – lidt mindre end Sveriges areal.
Hvert af de to sorte huller, der kolliderede og dannede GW250114, havde en masse på omkring 32 gange solens masse. Under kollisionen udsendte de energi svarende til flere gange solens masse i form af gravitationsbølger.
Det kraftige signal blev registreret af et globalt netværk af gravitationsbølgedetektorer: LIGO i USA, Virgo i Italien og KAGRA i Japan. Sammen danner de en slags globalt øre, der konstant overvåger rum-tidens vibrationer forårsaget af voldsomme bevægelser af enorme masser, såsom kollisionen mellem sorte huller.
Det er første gang, at en sådan måling er foretaget med så høj præcision.
»Det er, som om vi hører universets skrig i stedet for dets hvisken,« siger fysiker Geraint Pratten fra University of Birmingham, der hjalp med at analysere signalet, i en pressemeddelelse.
Det klare signal gav fysikerne mulighed for at teste ikke kun Hawkings arealteorem, men også en af de berømte teorier fra den newzealandske matematiker Roy Kerr.
I 1963 viste hans løsning på Einsteins ligninger, at et roterende sort hul kan beskrives fuldstændigt ved hjælp af blot to størrelser: masse og rotation. Alt andet forsvinder inde i det sorte hul.
Og som i tilfældet med Hawking beviste det historisk klare signal fra GW250114 også, at newzealænderen havde ret.
»For første gang var vi i stand til at identificere to forskellige ›toner‹ i det sorte huls efterklang og bekræfte, at de svarer til Kerrs teori,« siger en af forfatterne til den banebrydende undersøgelse, fysikeren Gregorio Carullo.
