Черные дыры могут терять массу, но при этом увеличиваться в размерах, рассказали астрофизики в недавней статье. Они убедились в этом после наблюдений за эффектным событием GW230814, которое зафиксировали в августе 2023 года в миллиардах световых лет от нас — там слились воедино две черные дыры.
При этом от них, как круги по воде от брошенного камня, разошлись во все стороны мощнейшие гравитационные волны — некая «рябь» на ткани пространства-времени. Ее-то и удалось заметить. Так вот, по силе гравитационных волн можно понять, насколько массивными и крупными должны были быть два объекта. Астрофизики даже подсчитали, сколько именно «весил» каждый из них: 41,5 и 24,5 солнечных масс. Итого в сумме 66. Вдобавок для обеих черных дыр установлена площадь «поверхности» — горизонта событий.
Процесс слияния длился доли секунды, а пока космический «звон» от этого затухал, детекторы успели поймать особые частоты, по которым можно вычислить массу получившейся в результате объединенной черной дыры и вдобавок скорость ее вращения вокруг своей оси.
Выяснилось, что только что возникшая черная дыра заключает в себе лишь 62,7 массы Солнца, то есть меньше суммы двух исходных. Это астрофизикам вполне понятно: три с лишним солнечных массы растрачены при слиянии — масса-энергия ушла в космос в виде гравитационных волн.
Но самое интересное, что новая большая черная дыра интенсивно вращается, а это меняет картину: когда источник столь мощной гравитации еще и бешено кружится, это создает дополнительное искривление окружающего пространства-времени и видоизменяет саму черную дыру — она уже выглядит не как сфера, а как сплюснутый сфероид. За счет этого площадь «поверхности» ее горизонта событий оказалась больше, чем должна быть при ее массе.
Это подтверждает «теорему площадей» — удивительный закон, который Стивен Хокинг вывел из Общей теории относительности Эйнштейна: о том, что площадь «поверхности» черной дыры не может уменьшаться. По Хокингу, для нее, по сути, работает второй закон термодинамики, по которому в процессе передачи тепла от горячего к холодному усиливается хаос — возрастает степень энтропии. По версии астрофизика, чем больше этот беспорядок, тем больше становится и площадь поверхности черной дыры.
Правда, это идет в разрез с еще одним открытием Хокинга — об излучении черных дыр. Эта теория предполагает, что они постепенно теряют энергию и массу, а за счет этого площадь их «поверхности» все же должна уменьшаться. Впрочем, такое противоречие ученые не считают ошибкой: по их мнению, проблема в том, что теория Эйнштейна не учитывала квантовые эффекты, и продолжается трудный путь к пониманию устройства Вселенной.
Ранее астрофизики объяснили недавно зафиксированное «невозможное» слияние черных дыр.
