科学家首次观测证实霍金黑洞面积定理

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【大纪元2021年07月07日讯】(大纪元记者笛睿编译报导)新发表的一份研究找到一种方法,能够从引力波数据内分析出黑洞合并前后的更多特征,发现50年前物理学家霍金(Stephen Hawking)提出的理论是正确的。

黑洞是一种能够吞噬几乎所有物质的天体,包括光线。事件视界(Event Horizon)是科学家为黑洞假想的一个边界的概念,在这个边界以内所有的物质都无法逃逸。已故物理学家霍金在1971年提出的理论认为,黑洞的事件视界的面积不会随着时间的推移而缩小。这就是著名的霍金黑洞面积定理。

一份由麻省理工学院(MIT)的物理学家和其他研究人员合作的研究,分析了引力波GW150914的数据,第一次证明霍金在50年前提出的理论是对的。

GW150914是历史上科学家探测到的第一个引力波信号。美国激光干涉仪引力波天文台(LIGO)在2015年探测到这个信号。研究显示,两个质量分别是太阳的36倍和29倍的黑洞合并的过程,发出了这个信号,估计这个事件发生在距今13亿年前。引力波就像是这样一个剧烈的撞击事件所发出的巨大能量在时空中所产生的涟漪。

如果霍金的面积理论是对的,那么合并之后黑洞的事件视界区域不应该小于之前两个黑洞的事件视界区域面积之和。可是在霍金的理论提出之后的很多年里,研究人员只能从引力波的信号里面找到黑洞的某些基本特征,不足以检验霍金的理论。

这份研究找到一个新的办法,第一次能够从引力波里分析出合并前、合并后的黑洞的更多特征。

研究介绍说,按照他们的计算合并之前两个黑洞事件视界面积之和大约是23.5万平方公里,几乎相当于马萨诸塞州面积的9倍。合并之后新的黑洞的事件视界的面积约是36.7万平方公里,大约是马萨诸塞州面积的13倍。

这份研究的负责人麻省理工学院研究员伊西(Maximiliano Isi)说:“数据明显表明,视界面积在合并后增加了,这说明(霍金提出的)面积理论有很大的可能性是正确的。”研究称,这份报告数据的置信度高达95%。

这是科学家们首次通过直接观测证实霍金黑洞面积定理。

这份研究7月1日发表于《物理评论快报》(Physical Review Letters)。◇#

责任编辑:叶紫微

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