In een gril van de natuurkunde zijn de frequenties van deze zwaartekrachtgolven hoorbaar voor het menselijk oor wanneer ze worden omgezet in een geluidsgolf, zodat je kunt luisteren naar de “chirp” van een zwarte gatbotsing.
Net zoals je oor het verschil kan horen tussen een gong en een koeienbel, kunnen astrofysici de rimpelingen analyseren die uit de nasleep van een zwart gat -crash, de “ring down” worden genoemd, om informatie over hun massa en spin te verzamelen.
Het signaal van 14 januari reisde 1,3 miljard lichtjaren en bereikte de aarde als een bijna onmerkbare pijlkoker duizend keer kleiner dan een proton, of 700 biljoen keer kleiner dan de breedte van een menselijk haar.
Deze signalen kunnen alleen worden vastgelegd door een trio observatoria met enkele van de meest precieze meetinstrumenten die ooit zijn gemaakt, de Ligo-Virgo-Kagra-samenwerking genoemd.
De observatoria stuiteren lasers tussen spiegels onderscheiden kilometers van elkaar en detecteren zwaartekrachtgolven wanneer de rimpelingen in ruimtetijd minuscule verstoringen maken naar de laserstraal.
De signalen zijn vaag maar krachtig en hebben wetenschappers uitgeruste met een nieuwe methode voor het verkennen van het universum verder dan het detecteren van licht zoals kosmische röntgenfoto’s en radiogolven.
De Ligo-detector in Louisiana stuitert een laserstraal tussen spiegels 4 kilometer uit elkaar om bijna onmerkbare rimpelingen in ruimtetijd te detecteren veroorzaakt door de botsing van zwarte gaten.
“De werkelijke gegevens komen in wezen aan als een wiggly -lijn,” zei Clarke. “Het is mijn taak om al deze wiggles te nemen – in dit geval een heel, heel mooi gemeten wiebel – en eigenlijk nieuwe fysica over zwarte gaten van hen te ontdekken.
“Deze specifieke fusie gaf ons het duidelijkste zwaartekrachtgolfsignaal dat we ooit hebben gezien, wat het absoluut perfect maakte om tests uit te voeren van Einstein’s theorie van algemene relativiteitstheorie, evenals de wet op het zwarte gat van Stephen Hawking.”
Hawking’s idee linkt naar de tweede wet van de thermodynamica, die van mening is dat het universum altijd naar chaos zal buigen; De algehele aandoening of “entropie” van een systeem zal toenemen of hetzelfde blijven, en zal nooit meer worden besteld. (Scrambled Eggs zullen bijvoorbeeld nooit spontaan ontkoppelen).
Botsing van zwarte gaten, deze superdense -gebieden met zo’n onverbiddelijk sterke zwaartekracht kunnen zelfs licht niet aan hun aantrekkingskracht ontsnappen, zijn de ultieme test van deze theorie.
Stephen Hawking wilde een van zijn fundamentele theorieën over het universum testen nadat zwaartekrachtgolven voor het eerst in 2015 werden gedetecteerd.Credit: Matt Dunham
Hawking concludeerde dat de entropie van een zwart gat werd gecodeerd in het oppervlak; Als de chaos van een zwart gat toeneemt, moet zijn grootte dat ook zijn. Voeg twee zwarte gaten toe en hun totale oppervlak – en entropie – moeten groeien.
“Zwarte gaten zijn nog steeds echt mysterieus, en het is nog steeds onduidelijk hoe ze daadwerkelijk in de natuurwetten in het universum passen. Het was absoluut niet helemaal duidelijk dat ze noodzakelijkerwijs de stelling van Hawking zouden volgen,” zei Clarke.
Hawking vroeg zich af of de LIGO -detectie van 2015 hem in staat zou kunnen stellen zijn theorie te testen.
Laden
Hij stierf in 2018, voordat dit kon ontstaan, maar de krant werd donderdag vrijgegeven in Prestigious Physics Journal Fysieke beoordelingsbrieven heeft hem goed bewezen: het laatste zwarte gat was groter na de botsing.
“Dit is een keerpunt,” zei Dr. Ling Sun, een andere co-auteur van het onderzoek van Anu en Ozgrav.
De onderzoeksnieuwsbrief legt en analyseert de wetenschap met een rigoureuze focus op het bewijsmateriaal. Meld u aan om het elke week te krijgen.
