Zonele găurilor negre sunt legate de marea dezordine din Univers. Iar una dintre cele mai faimoase teoreme ale lui Stephen Hawking s-a dovedit a fi corectă.

Pentru a ajunge la această concluzie cercetătorii au folosind valuri în spațiu-timp cauzate de fuziunea a două găuri negre îndepărtate.

Teorema suprafeței găurii negre, pe care Stephan Hawking a derivat-o în 1971 cu ajutorul teoriei relativității generale a lui Albert Einstein, afirmă că este imposibil ca suprafața unei găuri negre să se reducă în timp. Această regulă îi interesează pe fizicieni deoarece este strâns legată de o altă regulă care pare să determine timpul să curgă într-o anumită direcție: a doua lege a termodinamicii, care spune că entropia, sau dezordinea, unui sistem închis trebuie să fie întotdeauna în creștere. Având în vedere că entropia unei găuri negre este proporțională cu suprafața sa, ambele trebuie să crească întotdeauna.

Potrivit unui nou studiu, confirmarea teoremei pare să sugereze că proprietățile găurilor negre sunt indicii semnificative ale legilor ascunse care guvernează Universul. În mod ciudat, teorema pare să contrazică o altă teorie a celebrului fizician, anume cea care spune că găurile negre ar trebui să se evapore într-un interval de timp extrem de îndelungat, astfel că aflarea sursei de contradicție dintre cele două teorii ar putea dezvălui o nouă fizică.

Nu este doar o coincidență ciudată, ci un fapt profund despre lumea pe care acestea o dezvăluie

„Suprafața unei găuri negre nu poate fi redusă, ceea ce este ca a doua lege a termodinamicii. De asemenea, având o conservare de masă, nu îi poți reduce masa, deci este analog cu conservarea energiei”, a explicat Maximiliano Isi, autor principal al studiului și astrofizician la Institutul de Tehnologie din Massachusetts (MIT). „ Găurile negre au o entropie, iar aceasta este proporțională cu aria lor. Nu este doar o coincidență ciudată, ci un fapt profund despre lumea pe care acestea o dezvăluie”.

Suprafața unei găuri negre este stabilită de o graniță sferică cunoscută sub numele de orizontul evenimentelor (dincolo de acest punct, nimic, nici măcar lumina, nu poate scăpa de atracția gravitațională puternică). Conform interpretării lui Hawking a relativității generale, pe măsură ce suprafața unei găuri negre crește odată cu masa sa, având în vedere că niciun obiect aruncat în interior nu poate evada, suprafața sa nu poate scădea. Totuși, cu cât se învârte mai mult, suprafața unei găuri negre se micșorează. Așadar, cercetătorii s-au întrebat dacă ar fi posibil să aruncăm un obiect suficient de greu în interior pentru a face gaura neagră să se rotească suficient astfel încât să-și micșoreze aria.

Cum au ajuns cercetătorii să confirme teoria lui Stephen Hawking

Pentru a testa această teorie, cercetătorii au analizat undele gravitaționale sau ondulațiile din spațiu-timp, create în urmă cu 1,3 miliarde de ani de două găuri negre gigantice, în timp ce acestea se învârteau una spre cealaltă cu viteză. Acestea au fost primele unde detectate vreodată, fiind descoperite în 2015 de Advanced Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO), un laser capabil să detecteze cele mai mici distorsiuni în spațiu-timp.

Prin înjumătățirea semnalului, înainte și după ce găurile negre au fuzionat, cercetătorii au calculat masa și rotirea atât a celor două găuri negre originale, cât și a celei noi. Aceste numere, la rândul lor, le-au permis oamenilor de știință să calculeze suprafața fiecărei găuri negre înainte și după coliziune.

Suprafața noii găuri negre a fost mai mare decât cea a celor două găuri negre originale, astfel confirmând teoria lui Hawking cu un nivel de acuratețe de peste 95%. Așadar, teoria relativității generale, cea din care a fost derivată teoria lui Hawking, este foarte eficientă pentru descrierea găurilor negre și a altor obiecte la scară largă.

Cu toate acestea, adevăratul mister începe atunci când încercăm să integrăm relativitatea generală - regulile obiectelor mari - cu mecanica cuantică. Încep să aibă loc evenimente ciudate, care fac ravagii și încalcă complet legea zonei. Acest lucru se datorează faptului că găurile negre nu se pot micșora în conformitate cu relativitatea generală, dar pot în conformitate cu mecanica cuantică, scrie Live Science.