A LIGO-Virgo-KAGRA kollaboráció nagyon különleges ajándékkal ünnepli a gravitációs hullámok felfedezésének 10. évfordulóját. Közzétették az obszervatóriumok által eddig észlelt legegyértelműbb jel adatait, amelyek segítségével megerősítették Stephen Hawking fekete lyukak területére vonatkozó elképzelését.

Az eseményt 2025. január 14-én figyelték meg, ezért GW250114 néven ismert, és nem szerepelt a legutóbb közzétett adatokban. Sok szempontból hasonló az első megfigyelt gravitációshullám-eseményhez, a GW150914-hez. Mindkettő során 30–40 naptömegű fekete lyukak ütköztek, és mindkettő körülbelül 1,3 milliárd fényévre történt a Földtől. A különbség a gravitációs hullámok mérési módszerének 10 év alatt elért fejlődésében rejlik, ami ezt az új jelet hihetetlenül tisztává teszi.

A LIGO-Virgo-KAGRA által korábban észlelt gravitációs hullámok „hangereje” valahol egy hangos nevetés és egy buli zajában felhangzó kiáltás között van. A GW250114 inkább egy tűzriadóhoz hasonlít, mondják a szakértők. „A GW250114 a leghangosabb gravitációs hullámjel, amelyet eddig megfigyeltünk – és nem is kicsivel! A leghangosabb alatt azt értem, hogy a jel amplitúdója sokkal nagyobb, mint a detektoraink háttérzaja” – mondja Simona Miller, a Caltech végzős hallgatója és az eredményekről beszámoló tanulmány társszerzője.

A jel tisztasága miatt a csapat képes volt megmérni a két fekete lyuk ütközés előtti felületét és a végső fekete lyuk felületét is. A két eredeti fekete lyuk teljes felülete 240 ezer négyzetkilométer volt, ami nagyjából Oregon méretének felel meg. A végső égitest egyértelmű növekedést mutat, körülbelül 400 ezer négyzetkilométeres, ami nagyjából Kalifornia állam méretének felel meg.

„Mivel a GW250114 ilyen hangos, sokkal nagyobb pontossággal tudjuk mérni a hullámokat generáló fekete lyukak tömegét és forgását, mint a korábbi jelek esetében – és ami még fontosabb, az ütközésben létrejövő új fekete lyuk tömegét és forgását is. Mivel a fekete lyuk felületét közvetlenül a tömegéből és forgásából számolják ki, a felületekre is szigorúbb korlátozások vonatkoznak, ami lehetővé teszi, hogy Hawking felületi tételét nagyobb bizonyossággal ellenőrizzük, mint valaha” – folytatja Miller.

A fekete lyuk felülete összefügg az entrópiájával. Ahogy az entrópia növekszik, úgy a fekete lyuk felületének is növekednie kell. Van azonban egy kivétel. Hawking azt állította, hogy a fekete lyukak sugározhatnak és tömeget veszíthetnek, növelve ezzel az univerzum általános entrópiáját, és így csökkentve felületüket.

A jel–zaj-arány – amely a jel tisztaságát jelzi – a mostani észleléskor 80 volt, míg az első észleléskor 26. „A jelenleg végzett méréseink továbbra is a legpontosabbak, amelyeket az emberiség valaha is elért tudományok és műszaki területen” – mondja Vicky Kalogera, a LIGO egyik vezető asztrofizikusa. „Ez meghaladja mindazt, amit bárki valaha is lehetségesnek hitt. Elképesztő áttörésről van szó.”

A szakértők egy szintén most publikált második tanulmányban arról írnak, hogy további teszteket is végeztek az általános relativitáselmélet kapcsán. Elérkezett tehát az a korszak, amikor Einstein elméletét gravitációs hullámok megfigyelésével lehet tesztelni. „A GW250114 gravitációs hullámjele óriási mérföldkőnek számít a gravitációs hullámok tudományának tízéves történetében” – írják a szerzők a tanulmányban.