14 января 2025 года ученые зафиксировали самый мощный гравитационно-волновой сигнал из когда-либо зарегистрированных. Это космическое столкновение, получившее обозначение GW250114, произошло в результате слияния двух черных дыр, каждая массой примерно в 30 раз больше массы нашего Солнца, за 1,3 миллиарда лет до этого момента. Сигнал, зафиксированный обсерваторией LIGO, имел соотношение сигнал/шум 80, что в три раза выше, чем у первого обнаруженного сигнала в 2015 году.
Четкость этого сигнала позволила исследователям подтвердить два фундаментальных предсказания физики: теорию простоты черных дыр Альберта Эйнштейна и закон площади Стивена Хокинга. Открытие, опубликованное в Physical Review Letters, знаменует новую эру в астрономии гравитационных волн, позволяя ученым с беспрецедентной точностью проверять фундаментальную физику.
Усовершенствования чувствительности Лазерно-интерферометрической гравитационно-волновой обсерватории (LIGO) позволили исследователям проанализировать фазу «затухания», когда новообразованная черная дыра вибрирует. Впервые ученые выделили два различных тона вибрации, подтвердив, что черные дыры ведут себя так, как предсказывал Эйнштейн в своих уравнениях общей теории относительности, с точностью до 30%. Это стало первым прямым доказательством того, что черные дыры подчиняются тем же физическим законам, которые наблюдаются на Земле.
Результаты также подтвердили закон площади Стивена Хокинга, который гласит, что площадь горизонта событий черной дыры никогда не может уменьшаться. Исследователи измерили площади поверхности исходных черных дыр и сравнили их с площадью поверхности конечной слившейся черной дыры, доказав, что горизонт событий слившейся черной дыры оказался больше суммы площадей составляющих ее частей, как предсказывал Хокинг в 1971 году. Максимилиано Иси, исследователь из коллаборации LIGO-Virgo-KAGRA, отметил: «Это самый четкий взгляд на природу черных дыр на сегодняшний день».
Результаты также подтверждают математическое описание вращающихся черных дыр Роя Керра, показывая, что их можно полностью описать только массой и спином. Поскольку LIGO теперь часто фиксирует слияния черных дыр, будущее астрономии гравитационных волн выглядит многообещающим. Планируемые усовершенствования, включая LIGO-India, еще больше повысят способность обнаруживать космические события.
Аамир Али, директор программы Национального научного фонда, заметил: «Через этот совершенно новый объектив открывается целый мир для исследования, и эти последние открытия показывают, что LIGO только начинает свой путь». GW250114 демонстрирует, как человеческое любопытство и технологические инновации могут раскрыть глубочайшие тайны космоса, а будущие достижения обещают беспрецедентную детализацию черных дыр и нейтронных звезд.