霍金黑洞面积定理被物理学家利用引力波探测器首次从观测上证实
黑洞面积定理的提出在黑洞研究史上非常重要,此后物理学家们开启了黑洞热力学的研究,提出了非常黑洞熵、霍金辐射等多个与黑洞有关的重要理论。但多年来,物理学家们只是利用数学方法证实了黑洞面积定理,从未被观测证实过。
直到2015年,美国的激光干涉仪引力波天文台(LIGO)观测到第一个双黑洞合并产生的引力波信号GW150914——两个黑洞相互碰撞产生了一个新黑洞,释放出的巨大能量以引力波的形式在时空中荡漾,被LIGO“逮个正着”,这让物理学家们看到了希望。是不是可以通过探测到的数据,证实霍金黑洞面积定理了呢?甚至连霍金本人,都曾与LIGO取得联系,询问他们的探测结果是否能用于证明。但受限于当时的技术,信号中的许多信息还不能被提取出来。
现在,情况发生了变化。2019年,研究人员开发了一种技术,可以提取出两个黑洞在发生碰撞形成新黑洞的那一刻之后GW150914的一些信息。如果霍金黑洞面积定理成立,则新黑洞的视界面积不应小于其母黑洞的视界总面积。在这项新研究中,物理学家重新分析了黑洞碰撞前后GW150914发出的信号,证实合并后事件视界的总面积并没有减少,合并前两个黑洞的总视界为23.5万平方公里,而合并后为36.7万平方公里。他们报告的结果有95%的置信度。
这是科学家们首次通过直接观测证实霍金黑洞面积定理。该团队计划检测未来的引力波信号,看能否进一步证实霍金黑洞面积定理,或者发现新物理学的“蛛丝马迹”。最新研究主要作者马克西米利亚诺·伊西说:“有可能存在多种致密天体,其中一些是遵循爱因斯坦理论和霍金定律的黑洞;而另一些则可能‘举止怪异’。” (记者刘霞)
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