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物理学家首次通过观测证实了霍金面积定理:黑洞总视界面积可达36.7万平方公里

Chloe Ma

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即使是宇宙中最极端的物体也必须遵守某些规则。由物理学家史蒂芬霍金在1971年推倒出的黑洞的中心定律,预测黑洞的事件视界区域——任何东西都无法逃脱的边界——永远不会缩小。这一定律被称之为“霍金面积定理”。

五十年后,麻省理工学院联合其他物理学家小组,利用引力波观测首次证实了霍金的面积定理。这一研究结果发表在《物理评论快报》上。

在这项研究中,研究人员仔细观察了 GW150914,这是 2015 年激光干涉引力波天文台 (LIGO) 探测到的第一个引力波信号。该信号是两个黑洞融合成为一个新的黑洞的产物,以及以引力波的形式在时空中荡漾的巨大能量。

如果霍金面积定理成立,那么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宇宙碰撞前后来自 GW150914 的信号,发现确实,合并后事件视界的总面积并没有减少——在合并前,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。

“数据显示,合并后地平线面积增加了,而且面积定律满足的概率非常高,”主要研究人员Maximiliano Isi说。“令人欣慰的是,我们的结果确实符合我们预期的范式,并且确实证实了我们对这些复杂的黑洞合并的理解。”

他们的发现标志着霍金面积定理的首次直接观测证实,该定理已在数学上得到证明,但直到现在才在自然界中观察到。该团队计划测试未来的引力波信号,看看它们是否能进一步证实霍金定理或成为新的、违反法律的物理学的标志。

前瞻经济学人APP资讯组

参考资料

http://sciencesources.eurekalert.org/pub_releases/2021-06/miot-poc063021.php


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