Гравитационные волны подтвердили, что горизонт событий черных дыр не может уменьшаться

Черной дырой называют область пространства-времени, притяжение которой так велико, что даже при движении со световой скоростью преодолеть его не получится. Фотоны излучения, оказавшись достаточно близко к черной дыре, тоже не могут ее покинуть. Этот предел соответствует горизонту событий — условной границе, за которую вырваться не может ничто.

Еще в начале 1970-х работы Яакова Бекенштейна и Стивена Хокинга показали, что поведение черной дыры должно подчиняться принципам, удивительно напоминающим начала термодинамики. Например, площадь горизонта событий не может уменьшаться со временем, подобно классической энтропии. Эти выкладки хорошо согласуются с теоретическими моделями и расчетами, однако до сих пор не имели подтверждения в реальных наблюдениях. Такие свидетельства появились лишь теперь, когда гравитационно-волновые обсерватории стали регистрировать «рябь пространства-времени».

В 2015 году инструменты LIGO и Virgo впервые в истории уловили гравитационные волны от слияния пары черных дыр — событие GW150914. А в 2019-м был зарегистрирован сигнал от новорожденной дыры, образовавшейся в результате этого слияния. Теперь американские астрофизики вернулись к полученным тогда данным и заново проанализировали их. Об этой работе они пишут в статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters.

Изи Максимилиано (Isi Maximiliano) и его коллеги из Массачусетского технологического института сумели вычислить массы и спины всех трех черных дыр — «исходных» и той, что появилась при их слиянии. Это, в свою очередь, позволило оценить и сравнить площади их горизонтов событий. Для «исходных» она составила около 235 тысяч квадратных километров, для новой — 367 тысяч. Таким образом, горизонт событий не уменьшился, а вырос, в полном соответствии с предсказаниями термодинамики черных дыр.

Стоит добавить, что эти принципы говорят лишь о классических процессах. Квантовые же явления могут приводить к совершенно иным эффектам, в том числе к сокращению горизонта событий и, возможно, полному испарению черных дыр за счет излучения Хокинга.