Selle aasta veebruaris tegid astronoomid monumentaalse avastuse. Ligi sada aastat pärast Albert Einsteini ennustust avastasid teadlased lõpuks gravitatsioonilised lained - "lainelised ajad ruumis", mida valgustasid kaks ühinevat musta auku. See tähelepanek oli Einsteini üldise relatiivsusteooria väga selge kinnitus, kuid samal ajal oli see sündmus julgeks tõestuseks, et selle teooria seadused lakkavad töötamast kohe, kui nad jõuavad mustade aukude sündmushorisonti.
Alates selle aasta veebruarist on laserinterferomeetriline gravitatsiooniliste lainete vaatluskeskus (LIGO) gravitatsioonilisi laineid näinud kokku kolm korda. Teadlased on lõpuks avastusi tähelepanelikult uurinud ja väidavad nüüd, et on leidnud tõendeid niinimetatud "kajade" kohta lainete piires, mis seavad kahtluse alla Einsteini ennustused mustade aukude kohta.
Need avaldused avaldatakse praegu teaduslikus veebipõhises raamatukogus ArXiv.org, kus teised füüsikute kogukonna liikmed saavad neid enne vastastikuse eksperdihinnangu saamiseks analüüsida. Seetõttu on väga reaalne tõenäosus, et nende kajavaatluste andmete välise vaatluse raames leitakse värskeid fakte. Lisaks oli esitatud tõendusmaterjal täpsusega 5 Sigma, mis on füüsikumaailma kullastandard. See tähendab, et 3,5 miljoni inimese kohta on üks võimalus, et vaatlused on puhas juhus.
Kui aga muud uuringud näitavad, et see "kaja" on tegelikult olemas, siis füüsika jaoks on see tohutu sündmus. Kui varem on mustade aukude keskpunktile lähenedes soovitatud, et üldrelatiivsuse seadused puruneksid lõhestatud aladeks, siis see avastus näitab, et seadused lakkavad töötamast ka nende kosmose-aja nähtuste piiridel. Kui see on nii, siis võib see olla täiesti uue füüsika seaduste loomise algus.
"LIGO ja teiste organisatsioonide avastamine vaatenurgast pakub hämmastavat võimalust uurida uusi füüsikaseadusi," ütleb Santa Barbara California ülikooli musta augu uurija Steve Giddings, kes ei osalenud täna kirjeldatud uuringus.
Kui kajad osutuvad näivaks, peab üldrelatiivsusteooria läbima ainult ühe uue testi. Füüsikud on aastakümnete vältel püüdnud sellesse teooriasse varjata mustaid auke, püüdes leida viise, mis integreeriks selle kvantmehaanikaga, kuid Einsteini teooria on siiani hästi läinud.
Kuid enne, kui jätkame aruteluga, mõistame, mis need kajad on ja kuidas need on seotud üldrelatiivsusega.
See kõik taandub mustade aukude niinimetatud teabeparadoksile. Einsteini teooria kohaselt peaks kõik, mis ületab mustade aukude sündmushorisondi, kaduma, jätmata midagi maha. Traditsioonilises mõttes tähendab see seda, et miski, isegi mitte valgus, ei pääse mustast august (seega, muide, selle objekti nimi).
Reklaamvideo:
Viimasel ajal on teadlased selle teooria testimisega väga hämmingus. Tõepoolest, vastavalt kvantmehaanika seadustele võib musta auku neelduv aine jätta teabe kujul jälje. Niisiis, kuidas saab sündmushorisonti üheaegselt kirjeldada nii üldrelatiivsusteooria seisukohast (kõik hävitatakse pärast selle piiride ületamist) kui ka kvantmehaanika seisukohast (objektist jääb selle teave alles)?
See küsimus on tänapäeva füüsikas üks keerulisemaid ja teadlased ei leia sellele endiselt vastust.
Üks soovitatud seletus on 2012. aasta tulemüüri hüpotees, mis viitab sellele, et sündmushorisondil on kõrge laenguga osakeste rõngad, mis tuhastavad kõiki neid läbivat ainet.
Füüsik Stephen Hawkingi eeldus on erinev. Ta usub, et mustad augud võivad olla ümbritsetud pehmete "juustega" (juukseid kasutatakse siin muidugi metafoorina). Need "karvad" tähistavad madala laenguga kvanthäireid ja salvestavad ise allkirju (kui soovite, siis teavet) kõige kohta, mis kunagi sattus musta auku.
Sõltumata sellest, millisele hüpoteesile rohkem kaldute, on nende põhisõnum sama: üldrelatiivsusteooria järgi ennustatud puhta sündmusehorisondi asemel võivad mustade aukude piirid olla palju keerukamad ja hägused, kui me ette kujutasime. Ja siin oli peamine probleem see, et meil ei olnud võimalust neid oletusi kuidagi kontrollida. Kuni LIGO tuvastas gravitatsioonilained.
Nüüd pakub rahvusvaheline teadlaste meeskond olemasolevate andmete abil välja viisi, kuidas saada teada, mis toimub mustade aukude ümber. Uue oletuse kohaselt, kui mustade aukude sündmuste horisond ei vasta tegelikult üldrelatiivsusteadustele, peaksid kajad jääma pärast esialgseid gravitatsioonilaineid.
Teadlaste sõnul on neid võimalik tuvastada tänu musta auku ümbritsevatele “karvadele”, mis on erutusseisundis ja käituvad sel hetkel nagu peeglid. Need hõivavad osa mustast august väljuvaid gravitatsioonilaineid, ümbritsevad neid, edastades osa nende häiringutest ja on seejärel LIGO abil tuvastatavad.
Teadlaste arvutuste kohaselt oli need kajad tuvastatavad LIGO abil 0,1 ja 0,3 sekundit pärast gravitatsioonilaine esimest vabastamist. Ja - vaata ja vaata! Teadlased on selle tunnistajateks saanud! Samal ajal täheldati sündmust mitte ainult gravitatsioonilainete esmakordse tuvastamise käigus selle aasta veebruaris, vaid ka kõigi kolme selle aasta gravitatsioonilainete vaatluse raames.
Muidugi tuleks mõista, et neid kolme sündmust ei saa vaevalt nimetada usaldusväärseteks statistilisteks andmeteks. Seetõttu on endiselt võimalik, et need kajad olid mingisugused taustmüra (270 juhul 1 juhtum ehk 2,9 Sigma viga), kuid täiendavad vaatlused aitavad teadlastel luua kindlamat tõendusbaasi.
"Hea uudis on see, et LIGO selgus ja tundlikkus paranevad peagi märkimisväärselt, seega on meil järgmise kahe aasta jooksul kindlam võimalus neid tähelepanekuid kinnitada või eitada," ütles juhtivteadur Niaesh Afshordi.
Isegi kui kajasid saab kinnitada, ei vasta nad küsimusele, millisel hägususe tasemel on mustade aukude piirid. Seetõttu on teabe paradoksi lahendus nüüd edasi lükatud. Siiani on üks asi selge: füüsika selle aasta üks olulisemaid avastusi on muutunud veelgi ahvatlevamaks.
NIKOLAY KHIZHNYAK
