Poprvé v historii: Vědci „slyšeli“ srážku černých děr a nahlédli za horizont událostí

Vědci z ARC Centra excelence pro objev gravitačních vln (OzGrav) a Australské národní univerzity, ve spolupráci s kolegy z Kanady, USA a Španělska, poprvé v historii pozorovali dříve nepolapitelný „horizont událostí“ černé díry v samotném okamžiku srážky.

Vědci poprvé detekovali takzvanou „přímou vlnu“ pocházející z kolize černých děr. Tento průlomový objev odhaluje jedinečný podpis víru v časoprostoru, který vzniká kolem rotující černé díry. Podobně jako se voda stáčí ve víru, je i časoprostor strháván do rotace v blízkosti horizontu událostí černé díry, kde je nemožné zůstat v klidu.

Přímá vlna představuje gravitační záření, které pochází z bezprostřední blízkosti horizontu událostí, kde dochází k jevu známému jako strhávání časoprostoru. Horizont událostí černé díry není fyzický povrch, ale hranice v časoprostoru, která má měřitelné vlastnosti, jako je rychlost rotace a síla gravitace. Detekce této vlny umožňuje vědcům studovat rychlost rotace nově vzniklé černé díry a intenzitu gravitace na povrchu horizontu událostí.

Existence přímé vlny byla předpovězena teorií, ale až dosud nebyla nikdy pozorována. Případ GW250114, dosud nejhlasitější detekovaná kolize černých děr, poskytl ideální příležitost k jejímu hledání. Vědci použili nové techniky k odhalení této složky signálu, pečlivě ji oddělili od hlasitějších částí gravitační vlny, které vznikly při srážce dvou původních černých děr.

Detekce přímé vlny otevírá nový zdroj informací o černých dírách a jejich horizontech událostí. Po desetiletí byl horizont událostí ústředním bodem teoretické fyziky, ale přímé informace z jeho blízkosti byly obtížně získatelné. Gravitační vlny jsou jedinou cestou, jak se k těmto informacím dostat, a přímé vlny konkrétně umožňují nejbližší pohled na horizont. Tento objev také připravuje půdu pro budoucí testy Einsteinovy teorie obecné relativity. Pokud je Einsteinova teorie správná, přímé vlny, rotace horizontu a povrchová gravitace by měly přesně zapadat do sebe.

Černé díry se nacházejí na hranici našeho současného chápání. Existují dvě hlavní fyzikální teorie: obecná relativita, která popisuje gravitaci a časoprostor ve velkém měřítku, a kvantová mechanika, která popisuje hmotu a energii v nejmenších měřítkách. Obě teorie jsou mimořádně úspěšné a jsou základem technologií, jako je GPS nebo kvantové počítače, ale na základní úrovni se plně neshodují. Černé díry jsou jedním z míst, kde se tento konflikt může projevit. V blízkosti horizontu událostí je gravitace extrémní a otázky týkající se časoprostoru, informací a kvantové fyziky nelze ignorovat. Studiem černých děr pomocí gravitačních vln mohou vědci najít trhliny v současných teoriích a stopy k hlubšímu pochopení vesmíru.