50年后,MIT等首次证实霍金面积定理,黑洞总视界面积达36.7万km2( 二 )


50年后,MIT等首次证实霍金面积定理,黑洞总视界面积达36.7万km2
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霍金听到这个结果后 , 很快联系上了LIGO联合创始人、加州理工大学费曼理论物理学教授KipThorne 。 霍金的问题是:探测能证实面积定理吗?当时 , 研究人员没有能力在合并前后从信号中挑选出必要的信息 , 以确定最终视界区域是否没有像霍金定理所假设的那样减少 。 直到几年后 , Isi和他的同事开发了一项技术 , 测试面积定理才变得可行 。
黑洞合并前后 , 满足面积定理吗?
2019年 , Isi和他的同事开发了一种技术来提取GW150914峰值之后的混响——两个母黑洞碰撞形成新黑洞的时刻 。 该团队使用新技术挑选出特定频率 , 或其他嘈杂的余波信号 , 从而可以用来计算最终黑洞的质量和自旋 。
50年后,MIT等首次证实霍金面积定理,黑洞总视界面积达36.7万km2
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黑洞的质量和自旋与它的视界面积直接相关 , Thorne回忆起霍金的疑问 , 提出了一个后续问题:他们能用同样的技术来比较合并前后的信号 , 并证实面积定理吗?
研究人员接受了挑战 , 再次在GW150914信号峰值时再次将其分开 。 他们建立了一个模型 , 分析峰值前的信号 , 对应于这两个合并的黑洞 , 并在两个黑洞合并之前识别两个黑洞的质量和自旋 。 根据估计 , 他们计算出了黑洞总视界面积 , 大约等于23.5万平方公里 , 大约是马萨诸塞州面积的9倍 。
然后他们用之前的技术提取了这个新形成的黑洞衰荡(ringdown) , 即新形成黑洞的反射 , 由此计算了黑洞的质量和自旋 , 并最终计算出合并后黑洞视界总面积相当于36.7万平方公里 。
「数据显示 , 合并后的视界面积增加了 , 而且面积定律满足的概率非常高 , 」Isi说 。 「令人欣慰的是 , 我们的结果确实与我们预期的范式一致 , 并且确实证实了我们对这些复杂黑洞合并的理解 。 」
该团队计划进一步测试霍金的面积定理 , 以及其他长期存在的黑洞力学理论 , 测试数据来自LIGO和意大利的室女座Virgo的数据 。
「令人鼓舞的是 , 我们可以以新的、创造性的方式来思考引力波数据 , 并解决我们以前认为不能解决的问题 。 可以不断梳理出那些我们理解的相关信息 , 总有一天 , 这些数据可能会揭示一些我们意想不到的事情 。 」Isi说 。
参考链接:
https://news.mit.edu/2021/hawkings-black-hole-theorem-confirm-0701
https://ahmedabadmirror.com/mit-physicists-confirm-hawkings-black-hole-theorem-for-first-time/81802405.html