Astrofyzik Stephen Hawking přišel před půlstoletím s předpovědí, která naznačovala, co se stane, když splynou dvě černé díry. Nejnovější pozorování gravitačních vln to plně potvrdilo.
Vesmír se dá velmi jednoduše představit jako obří prostěradlo. Hvězdy a planety na něm leží jako těžké kulečníkové koule a svou vahou ho prohýbají. Když se dvě takové koule pohnou, třeba se srazí, nebo kolem sebe začnou rychle obíhat, tak plachtu rozvlní a z místa se začnou šířit všemi směry vlnky. Aby se ale takhle zachvělo tkanivo vesmíru, musí být tělesa velmi hmotná. To v podstatě splňují hlavně černé díry.
A právě tyto vlnky jsou gravitační vlny. Na rozdíl od obyčejných zvukových vln jde o „chvění samotného prostoru a času“. Tyto vlny putují vesmírem rychlostí světla a nesou s sebou mimo jiné také informaci o tom, co je způsobilo – nejčastěji tedy o černých dírách. Věda jejich existenci dlouho předpokládala, ale opravdu je zaznamenala až před deseti lety. A jejich objev byl jako vědecká tsunami.
Vědci se díky tomu naučili vesmíru doslova naslouchat a vnímat ho i jinak než pouhým zrakem. Autoři objevu za to obratem dostali Nobelovu cenu za fyziku – při předávání uvedli, že éra výzkumu založeného na tomto kosmickém fenoménu teprve začíná. Výsledky nové studie to potvrzují.
Animace splynutí dvou černých děr a gravitačních děr, jež tak vzniknou:
Astrofyzici totiž popsali, že zachytili zatím nejostřejší signál gravitačních vln: byl tak silný a současně detailní, že díky němu vysvětlili dvě staré astronomické záhady. S využitím metafory z úvodu článku: tentokrát to bylo, jako by se na prostěradle nesrazily dvě kulečníkové koule, ale jako by do něj skočil člověk a vědci zachytili jeho obrys na plátně.
Výsledky analýzy signálu, který vědci pojmenovali GW250114, potvrzují dvě hlavní předpovědi astrofyziků Stephena Hawkinga a Roye Kerra staré víc než půlstoletí. To hlavní je, že vědci jsou si teď už prakticky jistí, že když se dvě černé díry spojí, tak je výsledná černá díra větší než obě části. A za druhé: k popisu gravitačních poruch v černých dírách stačí znát jen dvě veličiny – jejich hmotnost a rotaci. Výsledky jsou podle studie spolehlivé na „99,999 procenta“.
Jak se sčítají černé díry
Hawking už před padesáti lety přišel s myšlenkou, že při srážce dvou černých děr dochází k obrovskému úbytku hmoty, což ale nestačí k tomu, aby se výrazněji zmenšila velikost výsledného objektu, který splynutím vznikne. Trochu by se to dalo přirovnat ke srážce dvou aut – spousta částí se utrhne, povrch obou se zdeformuje a výsledný objekt nemůže být větší než obě auta před srážkou dohromady. Také černé díry během srážky ztrácejí velkou část své hmoty a deformují se.
Vedle toho ale podle Hawkinga bizarní vlastnosti černých děr vždy způsobí, že výsledný objekt bude větší než oba dva předtím dohromady. Při sloučení, které vedlo ke vzniku GW250114, měly původní černé díry dohromady povrchovou plochu asi 240 tisíc čtverečních kilometrů, ale povrchová plocha výsledné černé díry měřila asi 400 tisíc čtverečních kilometrů. Podle studie má splynutí dvou černých děr do jedné masivní asi 63násobek hmotnosti Slunce, přičemž se tento temný otesánek otáčí rychlostí asi 100 otáček za sekundu.
Hawking se bohužel nikdy nedozvěděl, že měl pravdu: zemřel tři roky předtím, než byl zveřejněn první důkaz o gravitačních vlnách.
Vědci zatím objev neoznámili v odborném žurnálu, budou ho nejprve prezentovat na konferenci věnované gravitačním vlnám.
