ブラックホールの衝突により、アインシュタインとホーキングによる数十年前の予測が確認されます

天文学者は、前例のない詳細で2つのブラックホールの間の衝突を検出し、これらの宇宙の奇妙さの性質において最も明確な見方を提供し、伝説の物理学者であるアルバート・アインシュタインとスティーブン・ホーキングによって行われた長年の予測を確認しました。GW250114と呼ばれるこのイベントは、1月に研究者がレーザー干渉計の重力波天文台（LIGO）でそれを見つけたときに知られるようになりました。計器は、重力波、2つのブラックホールによって生成された時空のかすかな波紋を検出しました。重力波を探して、アインシュタインの相対性理論の一部として1915年に予測された現象は、地球からのブラックホールの衝突を特定する唯一の方法です。アインシュタインは、波が弱すぎて人間のテクノロジーに拾うことができないと信じていましたが、 2015年9月、リゴ それらを記録しました 最初に、この「ブラックホール望遠鏡」の発展に重要な貢献をした3人の科学者のために、後にノーベル賞を獲得しました。新しく検出されたブラックホールは、それぞれ太陽の質量の約30〜35倍であり、非常にゆっくりと回転していました、とコロンビア大学の天文学の助教授であり、ニューヨーク市のフラットアイアンインスティテュートの計算天体物理学センターの天体物理学者であるマクシミリアーノISIは言いました。 ISIは新しいものをリードしました 勉強 水曜日にJournal Physical Review Lettersで公開されたGW250114データのLigo-Virgo-Kagraコラボレーションについて。「ブラックホールは約10億光年離れており、ほぼ完全な円で互いに周りを周回していました」とIsi氏は言いました。 「結果として生じるブラックホールは、太陽の質量の約63倍であり、毎秒100回転で回転していました。」これらの特性により、ISIによると、10年前からの最初の画期的な検出のほぼ正確なレプリカとなります。 「しかし、今、楽器は大幅に改善されているため、これらの2つのブラックホールは、お互いに近づき、単一のブラックホールに融合したため、はるかに明確になります」と彼は付け加えました。ISIは、この観察により、科学者は「空間と時間のダイナミクス」についてまったく新しい見方を与えると述べた。アインシュタインと2トーンのリングLigoは、2つの小さな姉妹楽器を備えています - イタリアの乙女座と日本のカグラ - は、グローバルな科学によって管理されています コミュニティ 約1,600人の研究者のうち。 ISIが置いているように、「原子の核の半径の1,000倍の距離の変化」に相当する重力波によって引き起こされる空間の小さなストレッチを検出することで機能します。科学者はそれを使用して、これまでに300を超えるブラックホールの合併を観察しました。今年の初めに、楽器は検出しました 最も巨大なブラックホールの衝突 これまでに、太陽の質量の約100〜140倍の2つのブラックホールの間。それがデビューして以来、Ligoの主要なコンポーネント（そのレーザーやミラーを含む）のいくつかは、精度を高め、バックグラウンドノイズを減らすためにアップグレードされています。この改善されたパフォーマンスにより、10年前の最初のものよりも3倍の正確な観察が新しい観察結果をもたらしました。前例のない明快さにより、天文学者はGW250114を使用して、数十年前に著名な物理学者によって行われたブラックホールに関する予測を確認することができました。1963年にニュージーランドの数学者ロイカーによって考案された最初の予測は、アインシュタインの一般相対性理論の理論に基づいており、ブラックホールは単一の方程式で記述された逆説的に単純なオブジェクトであるべきであると述べています。「はい、ブラックホールは非常に神秘的で複雑であり、宇宙の進化に重要な意味を持ちます」とIsi氏は言いました。この理論をテストするために、研究者はブラックホールの衝突のユニークな特徴を使用しました：最終的なブラックホールが生成するベルのような「鳴り響」または振動。 「ベルがあり、ハンマーでそれを打つと、それは鳴ります」とISIは指摘しました。 「音のピッチと持続時間、音の特徴は、ベルが作られているものについて何かを教えてくれます。ブラックホールで似たようなことが起こります。このリンギングには、ブラックホールの構造とその周りのスペースに関する情報が含まれています、とISIは付け加えました。この現象は以前にかすかに観察されていましたが、GW250114は「2つのモード…基本モードとオーバートーン」を備えた信号をはるかに明確に戻しました。「私たちはこのリンギングの2つのコンポーネントを特定しました。そのため、このブラックホールは、質量と回転の2つの数字だけで説明されていることと本当に一致していることをテストすることができました」と彼は言いました。 「これは、空間と時間がどのように機能するかを理解するための基本です。これらのブラックホールは何らかの形で特徴がないはずです。ホーキングの表面積定理GW250114によって確認された2番目の予測は、1971年に英国の物理学者Stephen Hawkingによって作成されたものです。これは、2つのブラックホールが合併すると、結果の表面積が元のブラックホールのそれ以上でなければならないと述べています。「それは深遠ですが、ブラックホールの総表面積が決して減少することはないと言う非常に単純な定理です。それは大きくなるか、同じままにすることができます」とISIは言いました。「ブラックホールから来る信号の部分を早期に識別できるため、それらは互いに分離されているため、それからそれらの領域を推測することができます」と彼は説明しました。 「その後、最終的なブラックホールから来る信号の最終部分を見て、それ自体の領域を測定できます。」カーの方程式と同様に、ホーキングの定理は、アインシュタインの作品を基盤として使用しています。「アインシュタインの理論は、このすべてのオペレーティングシステムのようなものです」とISIは説明しました。Ligoの寄付賞の3人の受賞者の1人であるKip Thorneは、Hawkingが2015年の重力波検出を知ったとすぐに彼に電話して、Ligoが彼の定理をテストできるかどうかを尋ねたと言いました。 「ホーキングが生きていたら、彼は合併したブラックホールの領域が増加するのを見るのを楽しんだでしょう」とソーンは、2018年に亡くなった尊敬される物理学者について、新しい発見についての声明で語った。ISI氏によると、数十年後にこの独創的な理論的研究がどのように確認されているかは驚くべきことです。そして、ホーキングの方程式を確認することは、物理学の非常に求められている目標に影響を与える可能性があると彼は付け加えた。「リゴは天文学のまったく新しい枝を作成しました。それは、私たちがコンパクトオブジェクト、特にブラックホールについて考えていることに革命をもたらしました」と彼は言いました。 「Ligoがオンになる前は、人々はブラックホールが合併してクラッシュし、このように形成されると確信していませんでした。」このチャートは、2015年に衝突するブラックホールから発せられる重力波のLigoの最初の検出以来、Ligo-Virgo-Kagra（LVK）ネットワークによって行われた発見をプロットしています。 -Caltech待望のマイルストーン重力波は非常に弱く、それらを検出するタイタニックのタスクは、研究に関与していなかったジョンズホプキンス大学の物理学と天文学の教授であるエマニュエルベルティによると、干し草の山で針を探しているとしばしば説明されています。彼は、このプロセスに役立つ「補聴器」とLigo検出器を説明しました。「科学者の大規模なグループは、過去10年間、これらの補聴器を改善するために費やしました。今では、より高い明確さで信号を「聞く」ことができます」と彼は電子メールで言いました。 「10年前にテストできなかった重力の基本原則をテストすることができます。」これらの原則の中で、ブラックホールが宇宙で最も単純な巨視的なオブジェクトであるという考えがあると彼は付け加えた。 GW250114衝突によって生成された「リンギング」の詳細レベルは、科学者が最終的なオブジェクトがアインシュタインの一般相対性理論によって予測されるブラックホールと一致していると自信を持って言うことができることを意味します。イギリスのサウサンプトン大学の数学物理学の教授であるレア・バラクは、研究の一部でもなかったが、リゴによって記録された300を超えるブラックホールの合併イベントのうち、最新のものは「特に壮観」として際立っており、新しい研究を長い待望の分析と呼んでいると述べた。科学者は、最終的な形に落ち着いたときに残ったブラックホールの2つの「純粋なトーン」を抽出することができたとバラクは付け加えた。「これには、初めて、最初の「倍音」の明確な抽出が含まれていました。これは、主要なトーンに加えて、リンギングホールのより顕著な調和のとれた音です」と彼は言いました。 「この種のテストは、長いマージンで最も正確です。」この研究は、重力波の天文学の重要なマイルストーンを表している、とチリのアンドレ・ベロ大学の天体物理学研究所の助教授であるマカレナ・ラゴスは述べた。ラゴスもこの仕事に関与していませんでした。彼女は、「リンギング」ブラックホールの2番目のトーンの検出が特に重要であることに同意し、GW250114はLigoの継続的な改善の成功を示しており、重力波検出がこれまでにない方法で基本物理学をテストできることを示しています。「現在の重力のテストにはまだ広い不確実性がありますが、この作業は今後数年間で予想されるさらに良い品質の将来の検出の基礎を築きます」とラゴスはメールで述べています。 「これらの将来の観察は、時空と重力の理解のより正確なテストを提供することを約束します。」CNNニュースレターやニュースレターのためにアカウントを作成します >.com #ブラックホールの衝突によりアインシュタインとホーキングによる数十年前の予測が確認されます