Sebuah makalah baru menyajikan metode untuk membedakan berbagai sumber gelombang gravitasi nanohertz. Pulsar mungkin mengungkap riak samar di alam semesta, gelombang gravitasi berfrekuensi sangat rendah yang bergerak melintasi ruang angkasa itu sendiri. Sinyal yang terdeteksi oleh kolaborasi susunan waktu pulsar internasional pada tahun 2023 dapat menunjukkan salah satu dari dua kemungkinan: latar belakang gelombang gravitasi stokastik (…)

RisalahPos.com Network

Ruang-waktu adalah peta kejadian, bukan objek nyata. Memahami perbedaan ini membersihkan kebingungan tentang waktu. Apakah ada ruang-waktu atau tidak, tidak boleh dianggap kontroversial atau bahkan sulit secara konseptual begitu kita jelas tentang makna “ruang-waktu,” “peristiwa,” dan “instan.” Percaya pada keberadaan ruang-waktu tidak lebih dari (…)

RisalahPos.com Network

Pengamatan baru dari dua lubang hitam penggabungan telah mengkonfirmasi prediksi yang dilakukan beberapa dekade lalu oleh Albert Einstein, Stephen Hawking, dan Roy Kerr.

Satu dekade yang lalu, para ilmuwan pertama kali mengambil riak di jalinan ruang-waktu, yang dikenal sebagai Gelombang gravitasidiproduksi oleh tabrakan dua lubang hitam. Sekarang, dibantu oleh instrumentasi yang lebih baik dan banyak keberuntungan, yang baru diamati lubang hitam Merger menawarkan pandangan paling pasti sejauh ini tentang bagaimana lubang hitam berperilaku-dan, dalam prosesnya, memberikan konfirmasi yang telah lama dicari dari prediksi utama oleh Albert Einstein dan Stephen Hawking.

Pengukuran terbaru berasal dari Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (Ligo), dengan analisis yang dipimpin oleh astrofisika Maximiliano ISI dan Will Farr dari Pusat Astrofisika Komputasi Flatiron di New York City. Temuan ini menerangi sifat lubang hitam dan struktur yang mendasari ruang-waktu, menunjukkan kemungkinan titik kontak antara fisika kuantum dan relativitas umum Einstein.

“Ini adalah pandangan yang paling jelas tentang sifat lubang hitam,” kata Isi, yang juga merupakan asisten profesor di Universitas Columbia. “Kami telah menemukan beberapa bukti terkuat bahwa lubang hitam astrofisika adalah lubang hitam yang diprediksi dari teori relativitas umum Albert Einstein.”

Temuan baru -baru ini diterbitkan di jurnal Surat Ulasan Fisik oleh kolaborasi ligo-virgo-kagra.

Lubang hitam dan gelombang gravitasi

Untuk bintang besar, lubang hitam menandai langkah terakhir dalam siklus hidup mereka. Gravitasi mereka begitu kuat sehingga bahkan cahaya tidak bisa lepas. Ketika dua lubang hitam bertabrakan, mereka melengkung ruang itu sendiri dan menghasilkan gelombang gravitasi yang melakukan perjalanan ke luar melintasi kosmos, mirip dengan cara lonceng berdering setelah dipukul.

Riak-riak yang mendefinisikan ruang itu, yang disebut gelombang gravitasi, dapat memberi tahu para ilmuwan banyak tentang benda-benda yang menciptakannya. Sama seperti lonceng besi besar membuat suara yang berbeda dari lonceng aluminium yang lebih kecil, “suara” yang dibuat oleh penggabungan lubang hitam adalah khusus untuk sifat -sifat lubang hitam yang terlibat.

Para ilmuwan dapat mendeteksi gelombang gravitasi dengan instrumen khusus di observatorium seperti LIGO di Amerika Serikat, Virgo di Italia, dan Kagra di Jepang. Instrumen -instrumen ini dengan hati -hati mengukur berapa lama waktu yang dibutuhkan laser untuk menempuh jalan yang diberikan. Saat gelombang gravitasi meregangkan dan mengompres ruang-waktu, panjang instrumen, dan dengan demikian waktu perjalanan cahaya, berubah dengan cermat. Dengan mengukur perubahan kecil dengan presisi besar, para ilmuwan dapat menggunakannya untuk menentukan karakteristik lubang hitam.

Gelombang gravitasi yang baru dilaporkan ditemukan dibuat oleh merger yang membentuk lubang hitam dengan massa 63 matahari dan berputar pada 100 revolusi per detik. Temuan ini datang 10 tahun setelah Ligo membuat deteksi merger lubang hitam pertama. Sejak penemuan tengara itu, peningkatan peralatan dan teknik telah memungkinkan para ilmuwan untuk mendapatkan pandangan yang lebih jelas pada acara-acara yang mengguncang ruang ini.

“Pasangan baru lubang hitam hampir kembar untuk deteksi pertama yang bersejarah pada tahun 2015,” kata ISI. “Tapi instrumennya jauh lebih baik, jadi kami dapat menganalisis sinyal dengan cara yang tidak mungkin 10 tahun yang lalu.”

Dengan sinyal -sinyal baru ini, ISI dan rekan -rekannya melihat total pada tabrakan sejak lubang hitam pertama kali saling berkelahi sampai satu sama lain sampai gema akhir ketika lubang hitam gabungan menetap di negara bagian barunya, yang terjadi hanya milidetik setelah kontak pertama.

Sebelumnya, gema terakhir sulit ditangkap, seperti pada saat itu, dering lubang hitam akan sangat pingsan. Akibatnya, para ilmuwan tidak dapat memisahkan dering tabrakan dari lubang hitam terakhir itu sendiri.

Membuka dering lubang hitam

Pada tahun 2021, ISI memimpin penelitian yang menunjukkan metode mutakhir yang ia, Farr, dan yang lainnya dikembangkan untuk mengisolasi frekuensi tertentu-atau ‘nada’-menggunakan data dari merger lubang hitam 2015. Metode ini terbukti kuat, tetapi pengukuran 2015 tidak cukup jelas untuk mengkonfirmasi prediksi utama tentang lubang hitam. Namun, dengan pengukuran yang lebih tepat dan lebih tepat, ISI dan rekan-rekannya lebih yakin mereka telah berhasil mengisolasi sinyal panjang milidetik dari lubang hitam final, diselesaikan. Ini memungkinkan tes yang lebih jelas tentang sifat lubang hitam.

“Sepuluh milidetik terdengar sangat pendek, tetapi instrumen kami jauh lebih baik sekarang karena ini cukup waktu bagi kami untuk benar -benar menganalisis dering lubang hitam terakhir,” kata ISI. “Dengan deteksi baru ini, kami memiliki tampilan sinyal yang sangat terperinci sebelum dan sesudah merger lubang hitam.”

Pengamatan baru memungkinkan para ilmuwan untuk menguji dugaan kunci sejak dekade lalu bahwa lubang hitam pada dasarnya adalah objek sederhana. Pada tahun 1963, fisikawan Roy Kerr menggunakan relativitas umum Einstein untuk secara matematis menggambarkan lubang hitam dengan satu persamaan. Persamaan menunjukkan bahwa lubang hitam astrofisik dapat dijelaskan dengan hanya dua karakteristik: putaran dan massa. Dengan data baru yang berkualitas lebih tinggi, para ilmuwan dapat mengukur frekuensi dan durasi dering lubang hitam yang digabungkan lebih tepat daripada sebelumnya. Ini memungkinkan mereka untuk melihat bahwa, memang, lubang hitam yang digabungkan adalah objek sederhana, dijelaskan hanya dengan massa dan putarannya.

Pengamatan juga digunakan untuk menguji ide dasar yang diusulkan oleh Stephen Hawking yang disebut teorema area Hawking. Ini menyatakan bahwa ukuran cakrawala peristiwa lubang hitam – garis masa lalu yang tidak ada, bahkan tidak dapat kembali – hanya dapat tumbuh. Menguji apakah teorema ini berlaku memerlukan pengukuran lubang hitam yang luar biasa sebelum dan sesudah merger mereka. Mengikuti deteksi merger lubang hitam pertama pada tahun 2015, Hawking bertanya -tanya apakah tanda tangan merger dapat digunakan untuk mengkonfirmasi teorema -nya. Pada saat itu, tidak ada yang mengira itu mungkin.

Pada 2019, setahun setelah kematian Hawking, metode telah cukup meningkat sehingga konfirmasi tentatif pertama datang menggunakan teknik yang dikembangkan oleh ISI, Farr, dan rekannya. Dengan resolusi empat kali lebih baik, data baru memberi para ilmuwan lebih percaya diri bahwa teorema Hawking benar.

Lubang hitam dan panah waktu

Dalam mengkonfirmasi teorema Hawking, hasilnya juga mengisyaratkan koneksi ke hukum kedua termodinamika. Undang -undang ini menyatakan bahwa properti yang mengukur gangguan sistem, yang dikenal sebagai entropi, harus meningkat, atau setidaknya tetap konstan, seiring waktu. Memahami termodinamika lubang hitam dapat menyebabkan kemajuan di bidang fisika lain, termasuk gravitasi kuantum, yang bertujuan untuk menggabungkan relativitas umum dengan fisika kuantum.

“Sangat mendalam bahwa ukuran horizon acara Black Hole berperilaku seperti entropi,” kata ISI. “Ini memiliki implikasi teoretis yang sangat mendalam dan berarti bahwa beberapa aspek lubang hitam dapat digunakan untuk secara matematis menyelidiki sifat sebenarnya dari ruang dan waktu.”

Banyak yang menduga bahwa deteksi merger Black Hole Future hanya akan mengungkapkan lebih banyak tentang sifat benda -benda ini. Dalam dekade berikutnya, detektor diharapkan menjadi 10 kali lebih sensitif daripada hari ini, memungkinkan untuk tes karakteristik lubang hitam yang lebih ketat.

“Mendengarkan nada yang dipancarkan oleh lubang hitam ini adalah harapan terbaik kami untuk belajar tentang sifat-sifat ruang-waktu ekstrem yang mereka hasilkan,” kata Farr, yang juga seorang profesor di Stony Brook University. “Dan ketika kita membangun lebih banyak dan lebih baik detektor gelombang gravitasi, ketepatan akan terus membaik.”

“Sudah begitu lama bidang ini telah menjadi spekulasi matematika dan teoretis murni,” kata ISI. “Tapi sekarang kita berada dalam posisi untuk benar -benar melihat proses yang luar biasa ini beraksi, yang menyoroti seberapa banyak kemajuan yang ada – dan akan terus menjadi – di bidang ini.”

Referensi: “GW250114: Menguji Hukum Area Hawking dan sifat Kerr Holes Hitam” oleh A. G. Abac, I. Abouelfettouh, F. Acernese, K. Ackley, C. Adamcewicz, S. Adhicary, D. Adhikari, N. Adhikari, R. X. Adhikari, et al. (Ligo Scientific, Virgo, dan Kagra Kolaborasi), 10 September 2025, Surat Ulasan Fisik.
Doi: 10.1103/kw5g-d732

Jangan pernah melewatkan terobosan: Bergabunglah dengan buletin ScitechDaily.

Euclid, sebuah teleskop luar angkasa pada misi untuk mengungkap rahasia materi gelap dan energi gelap, telah membuat penemuan yang menakjubkan: cincin Einstein yang terbentuk sempurna tersembunyi di galaksi terkenal. Fenomena langka ini, diprediksi oleh teori relativitas Einstein, mengungkapkan kekuatan lensing gravitasi, yang memungkinkan para ilmuwan untuk melihat galaksi yang jauh (…)

RisalahPos.com Network

Related

Kristal ruang-waktu fotonik meningkatkan interaksi dan amplifikasi cahaya, menawarkan aplikasi baru dalam pemrosesan informasi optik. Kristal ruang-waktu fotonik adalah material canggih yang dirancang untuk meningkatkan kinerja dan efisiensi teknologi seperti komunikasi nirkabel dan laser. Kristal-kristal ini memiliki struktur unik yang tersusun secara berkala dalam tiga dimensi spasial dan juga berubah seiring waktu, memungkinkan (…)

RisalahPos.com Network

Related

Bintang-bintang ekstrem mungkin memiliki pegunungan yang serupa dengan yang ditemukan di bulan-bulan di tata surya kita, sehingga berpotensi menciptakan osilasi yang dapat dideteksi dalam ruang dan waktu. Bintang neutron mungkin memiliki struktur mirip gunung yang memengaruhi kecepatan rotasinya dan dapat memancarkan gelombang gravitasi secara terus menerus, seperti yang dapat diamati oleh LIGO. Dengan mempelajari fitur permukaan analog pada bulan dan planet, para ilmuwan dapat memprediksi (…)

RisalahPos.com Network

Related