Massachusettsi Tehnoloogiainstituudi füüsikud on tõestanud Stephen Hawkingi teoreemi, mis väidab, et musta augu sündmuste horisondi pindala ei saa väheneda. Paradoks on see, et see väide on vastuolus kuulsa füüsiku teise ennustusega, mille kohaselt mustad augud aurustuvad aja jooksul. Uurimistulemused avaldatakse ajakirjas Physical Review Letters. Teaduslikku tööd kirjeldatakse lühidalt Phys.org pressiteates.
Teadlased analüüsisid 2015. aastal Maad läbinud gravitatsioonilaine GW150914 vaatluste tulemusi, mille registreeris LIGO vaatluskeskus. See signaal tekkis kahe musta augu ühinemisel, mis tekitas tohutu hulga energia vabanedes massiivsema musta augu. Kui Hawkingi teoreem vastab tõele, ei tohiks lõpliku musta augu pindala olla väiksem kui kahe algse musta augu pindalade summa. Füüsikud jõudsid järeldusele, et 95 -protsendilise enesekindlusega piirkond pärast ühinemist tegelikult ei kahanenud.
Hawkingi ala teoreem tuletati 1971. See on termodünaamika teise seaduse analoog, mis ütleb, et süsteemi entroopia ei tohiks kunagi väheneda, ainult suureneda või mitte muutuda. Eeldatakse, et mustad augud võivad käituda nagu soojust kiirgavad objektid, kui võtame arvesse sündmuste horisondis esinevaid kvantmõjusid. Hawkingi kiirgus tekib siis, kui kvantkõikumiste tagajärjel ilmub paar virtuaalset osakest. Tavaliselt nad hävivad kohe, kuid sündmuste horisondil võib üks osakestest langeda musta auku ja teine lennata minema, tekitades seeläbi kiirgust.
Kui käsitleda musta auku isoleeritud süsteemina, siis selle entroopia, mis on võrdeline sündmuste horisondi pindalaga, ei saa tegelikult väheneda. Suures plaanis rikutakse seda reeglit, kui arvestada ka kiirgusega. Väiksemas mastaabis teoreem siiski toimib. On teada, et sündmuste horisondi pindala on väiksem, seda kiiremini pöörleb must auk ja teoreetiliselt suudab langev keha pöörlemist kiirendada. Teadlased on aga näidanud, et selle kiirenduse korvab sündmuste horisondi pindala suurenemine, mis tekib siis, kui keha satub musta auku.
Selleks töötasid teadlased välja mudeli signaali analüüsimiseks kuni tippu, mis vastab kahele spiraalsele mustale augule, et määrata enne ühendamist mõlema musta augu mass ja pöörlemine. Kui mustad augud keerduvad üksteisele lähemale, pöörlevad nad üha kiiremini ja gravitatsioonisignaali amplituud suureneb. See võimaldab määrata mõlema augu massi, nende pöörlemiskiirust ja vastavalt nende horisondi ala. Saadud must auk võnkub ka, tekitades gravitatsioonilaineid, mille abil saab määrata selle massi ja pöörlemiskiiruse.
