Kembali pada tahun 2017, gelombang graviti melintasi Bumi seperti nada jelas loceng. Ia menghulurkan dan menyelitkan setiap orang, semut dan instrumen saintifik di planet ini ketika melewati rantau kita. Sekarang, penyelidik telah kembali dan mempelajari gelombang itu, dan mendapati data tersembunyi di dalamnya - data yang membantu mengesahkan idea astrofizik yang berusia dekad.
Itu gelombang 2017 adalah masalah besar: Buat pertama kalinya, ahli astronomi mempunyai alat yang dapat mengesan dan merekodkannya ketika ia berlalu, yang dikenali sebagai Observatorium Gelombang Gravitational Laser Interferometer (LIGO). Gelombang pertama adalah hasilnya, mereka mendapati, dua lubang hitam yang terhempas bersama-sama jauh di angkasa. Dan sekarang, pasukan ahli astrofizik telah melihat lagi rakaman dan mendapati sesuatu yang difikirkan orang lain akan mengambil masa beberapa dekad untuk mendedahkan: pengesahan tepat mengenai "teorem rambut tidak." Aspek penting teori lubang hitam ini kembali sekurang-kurangnya hingga tahun 1970-an - teorema yang Stephen Hawking terkenal meragukan.
Apabila pakar fizikal mengatakan lubang hitam tidak mempunyai "rambut," kata Maximiliano Isi, ahli fizik di MIT dan pengarang utama kertas itu, maksudnya objek astrofizik sangat mudah. Lubang hitam hanya berbeza antara satu sama lain dalam tiga cara: kadar putaran, jisim dan caj elektrik. Dan di dunia nyata, lubang hitam mungkin tidak jauh berbeza dalam cas elektrik, jadi mereka hanya berbeza dari segi jisim dan spin. Fizik memanggil objek botak ini "lubang hitam Kerr."
Itu hairlessness membuat lubang hitam sangat berbeza dari setiap objek lain di alam semesta, Isi memberitahu Live Science. Apabila loceng sebenar berdering, misalnya, ia menimbulkan gelombang bunyi dan beberapa gelombang gravitational yang tidak dapat dikesan dan tidak dapat dikesan. Tetapi ia adalah objek yang lebih rumit. Lonceng diperbuat daripada bahan, contohnya (tembaga mungkin, atau besi tuang), sementara menurut model rambut tidak, lubang hitam adalah kesatuan yang seragam. Setiap loceng juga mempunyai bentuk yang agak unik, manakala lubang hitam adalah kesemua titik tak berdimensi dalam ruang yang dikelilingi oleh cakrawala acara sfera. Semua ciri-ciri loceng itu boleh dikesan dengan bunyi yang diperbuat oleh loceng - sekurang-kurangnya jika anda mengetahui sesuatu mengenai loceng dan gelombang bunyi. Sekiranya anda dapat merasakan gelombang graviti loceng, anda akan mengesan perbezaan dalam kompos loceng dan bentuknya juga, kata Isi.
"Rahsia ke seluruh perniagaan ini adalah bentuk gelombang - corak peregangan dan peregangan ini - menyusun maklumat mengenai sumber, perkara yang menjadikan gelombang graviti ini," katanya kepada Sains Live.
Dan ahli astronomi yang mengkaji gelombang 2017 itu banyak belajar mengenai perlanggaran lubang hitam yang menimbulkannya, kata Isi.
Tetapi rakaman itu lemah, dan tidak terlalu terperinci. LIGO, pengesan gelombang graviti yang terbaik di dunia, menggunakan laser untuk mengukur jarak antara cermin yang diatur 2.5 batu (4 kilometer) selain dalam corak L di Washington. (Virgo, pengesan yang sama, juga mengambil gelombang di Itali.) Ketika gelombang itu meluncur ke atas LIGO, ia meletup ruang-ruang itu sendiri dan sentiasa sedikit mengubah jarak itu. Tetapi butiran gelombang graviti itu tidak mencukupi untuk pengesan mencatatkan, kata Isi.
"Tetapi seperti kami mendengar dari jauh," kata Isi.
Pada masa itu, gelombang itu menawarkan banyak maklumat. Lubang hitam berkelakuan seperti yang diharapkan. Tidak ada keterangan yang jelas bahawa ia tidak mempunyai ruang kejadian (wilayah di mana tidak ada cahaya yang dapat melepaskan diri) dan ia tidak secara dramatik menyimpang dari teorema rambut tidak, kata Isi.
Tetapi penyelidik tidak dapat yakin dengan banyak perkara tersebut, terutamanya teorem tidak-rambut. Bahagian paling mudah bentuk gelombang untuk belajar, kata Isi, datang selepas dua lubang hitam bergabung menjadi satu lubang hitam yang lebih besar. Ia terus berdering seketika, sangat mirip loceng yang melanda, menghantar tenaga yang berlebihan ke angkasa sebagai gelombang graviti - yang astrofizik memanggil proses "pendengaran".
Pada masa itu, para penyelidik yang melihat data LIGO melihat hanya satu bentuk gelombang dalam pendaratan. Para penyelidik menyangka akan mengambil masa beberapa dekad untuk membangunkan instrumen yang cukup sensitif untuk mengambil apa-apa kelebihan yang lebih senyap dalam pendaratan. Tetapi salah seorang rakan Isi, Matt Giesler, seorang ahli fizik di Institut Teknologi California, mendapati bahawa terdapat tempoh singkat sejurus selepas perlanggaran di mana cincin itu cukup sengit sehingga LIGO mencatat lebih terperinci daripada biasa. Dan pada saat-saat itu gelombangnya cukup kuat sehingga LIGO mengangkat sebuah perangkap - gelombang kedua pada frekuensi yang berbeza, sangat mirip dengan nota-nota sekunder yang lemah yang dibawa dalam bunyi loceng yang melanda.
Dalam alat muzik, bunyinya membawa sebahagian besar maklumat yang memberi instrumen bunyi tersendiri mereka. Begitu juga dengan gelombang gelombang graviti, katanya. Dan ini overtone yang baru ditemui menjelaskan data pada lubang hitam berdering, kata Isi.
Ia menunjukkan, katanya, bahawa lubang hitam sekurang-kurangnya sangat dekat dengan lubang hitam Kerr. Teorema tidak-rambut boleh digunakan untuk meramalkan apa yang overtone akan kelihatan seperti; Isi dan pasukannya menunjukkan bahawa overtone hampir dipadankan dengan ramalan itu. Walau bagaimanapun, rakaman perangkap itu tidak begitu jelas, jadi masih mungkin nada itu agak berbeza - kira-kira 10% - dari teorem yang akan diramal ...
Untuk melampaui tahap ketepatan itu, katanya, anda perlu mengeluarkan lebih banyak bunyi dari bentuk gelombang perlanggaran lubang hitam, atau membina alat yang lebih sensitif daripada LIGO, kata Isi.
"Fizik semakin dekat dan dekat," kata Isi. "Tetapi anda tidak boleh pasti."
Ia juga mungkin bahawa isyarat dari overtone tidak nyata, tetapi berlaku oleh peluang semata-mata kerana turun naik rawak data. Mereka melaporkan "keyakinan 3.6" dalam kewujudan kekuningan. Itu bermakna ada peluang 1-dalam-6,300 yang overtone bukan isyarat sebenar dari lubang hitam.
Apabila instrumen bertambah baik dan gelombang graviti yang lebih banyak dikesan semua nombor ini harus lebih yakin dan tepat, kata Isi. LIGO telah melalui peningkatan yang telah membuat pengesanan lubang lubang hitam yang agak rutin. Satu lagi peningkatan, yang dirancang untuk pertengahan 2020, perlu meningkatkan sensitiviti sepuluh kali ganda, menurut Fizik Dunia. Setelah Antena Space Interferometer Laser (LISA) berasaskan ruang angkasa dilancarkan pada pertengahan tahun 2030-an, ahli astronomi harus dapat mengesahkan kegelapan lubang hitam hingga ke tahap yang mustahil hari ini.
Walau bagaimanapun, Isi berkata, ia selalu mungkin bahawa lubang hitam tidak sepenuhnya botak - mereka mungkin mempunyai beberapa fuzz pic fuzz yang mudah terlalu lembut dan pendek untuk instrumen kita untuk mengambil.
