Międzynarodowa sieć badawcza LVK, w której pracują naukowcy z Narodowego Centrum Badań Jądrowych, dostarczyła najmocniejszych jak dotąd dowodów na prawdziwość twierdzenia Stephena Hawkinga o powierzchni czarnych dziur. Dziesięć lat po pierwszej detekcji fal grawitacyjnych potwierdzono, że horyzonty zdarzeń nie maleją — a polscy badacze odegrali w tym odkryciu istotną rolę.
Nowy język kosmosu
14 września 2015 roku świat nauki zamarł w ekscytacji. Do Ziemi dotarł niezwykły sygnał — nie światło, lecz subtelne drganie samej czasoprzestrzeni. Dwa detektory LIGO w USA zarejestrowały fale grawitacyjne, o których istnieniu sto lat wcześniej pisał Albert Einstein. To wydarzenie otworzyło nową erę astronomii, pozwalając badać Wszechświat za pomocą zupełnie innego zmysłu niż dotąd.
Od tamtej pory konsorcjum LVK, tworzone przez amerykańskie LIGO, włoskie Virgo oraz japoński detektor KAGRA, regularnie rejestruje kosmiczne kataklizmy. Zderzenia czarnych dziur czy gwiazd neutronowych stały się codziennością — średnio raz na trzy dni sieć wykrywa nowe zdarzenie.
„Dzwonienie” czasoprzestrzeni
14 stycznia 2025 roku detektory zarejestrowały sygnał GW250114. Była to kolizja dwóch czarnych dziur o masach kilkudziesięciu Słońc, które połączyły się 1,3 miliarda lat świetlnych od Ziemi. Dzięki dekadzie technologicznych ulepszeń sygnał był wyjątkowo wyraźny. Pozwoliło to naukowcom „usłyszeć” drgania nowo powstałej czarnej dziury z precyzją, jakiej wcześniej nie osiągnięto.
To właśnie te dane posłużyły do przetestowania twierdzenia Stephena Hawkinga sformułowanego w 1971 roku. Uczony przewidział, że całkowita powierzchnia czarnych dziur nie może się zmniejszać. Wbrew pozorom nie było to oczywiste: podczas zderzenia obiekty tracą część energii w falach grawitacyjnych, a ich spin może się zmieniać. Jednak najnowsza analiza pokazała, że suma powierzchni dwóch czarnych dziur sprzed kolizji jest mniejsza niż powierzchnia jednej, która powstała po połączeniu. Wszechświat raz jeszcze potwierdził intuicję Hawkinga.
Wkład NCBJ w kosmiczne odkrycie
W badaniach uczestniczyli także naukowcy z Polski. Profesor Andrzej Królak, dr Orest Dorosh oraz dr Sreekanth Harikumar z Zakładu Astrofizyki Narodowego Centrum Badań Jądrowych od lat współpracują w ramach grupy Polgraw–Virgo. To oni współtworzyli analizy, które potwierdziły słynne prawo powierzchni.
– To dla mnie ogromna satysfakcja, że po latach pracy możemy potwierdzić jedno z najważniejszych przewidywań Stephena Hawkinga. Fale grawitacyjne otworzyły nam nowe okno na Wszechświat, a teraz pozwalają weryfikować fundamentalne prawa fizyki czarnych dziur – mówi prof. Królak.
W stronę nowej fizyki
Odkrycie GW250114 to nie tylko potwierdzenie jednego z najważniejszych twierdzeń Hawkinga. To także krok w kierunku lepszego zrozumienia natury czarnych dziur, a w przyszłości być może – samej kwantowej struktury czasoprzestrzeni.
W kolejnych latach do sieci detektorów dołączy LIGO-India, a już dziś planuje się budowę nowych, jeszcze potężniejszych obserwatoriów: europejskiego Einstein Telescope i amerykańskiego Cosmic Explorer. Każde kolejne ulepszenie zwiększy szanse na to, że Wszechświat zdradzi nam swoje kolejne sekrety.
