Учёные обнаружили новый способ, которым чёрные дыры могут терять информацию через гравитационные волны. Это открытие может помочь разрешить так называемую «проблему информации чёрной дыры», которая занимала исследователей десятилетиями.

В 1976 году Стивен Хокинг показал, что чёрные дыры испускают небольшое количество радиации. Однако это привело к проблеме: информация, которая течёт в черные дыры, когда они поглощают материю, не может вырваться наружу. Но радиация Хокинга не несёт в себе никакой информации. Итак, что происходит с ней, когда чёрная дыра испаряется?

Иллюстрация космического корабля, обнаруживающего рябь в пространстве-времени (гравитационные волны) от чёрной дыры. Источник: ESA

Одним из возможных решений этой проблемы является так называемая «квантовая нелокальность» (nonviolent nonlocality). В этом сценарии внутренности чёрных дыр связаны с их внешними границами через «квантовую нелокальность»,  в которой коррелированные частицы делятся одним и тем же квантовым состоянием. Эта нелокальность не порождает последующие гравитационные волны после таких событий, как взрыв или слияние.

Если эта гипотеза верна, то пространство-время вокруг чёрных дыр несёт крошечные возмущения, которые коррелируют с информацией внутри чёрной дыры. Затем, когда чёрная дыра исчезнет, информация будет сохранена вне её, тем самым разрешая проблему.

Исследователи из Калифорнийского технологического института (Caltech) недавно исследовали эту гипотезу и обнаружили, что такие корреляции не только оставляют отпечаток в пространстве-времени вокруг чёрной дыры, но также оставляют «сигнал» в гравитационных волнах, испущенных при слиянии чёрных дыр. Эти сигналы существуют в виде крошечных флуктуаций над основным сигналом гравитационных волн, но они имеют уникальный спектр, который чётко отделяет их от обычных волн.

Следующий шаг в исследованиях — построить более точные модели того, как «квантовая нелокальность» влияет на пространство-время вокруг реалистичных чёрных дыр. Это позволит сделать точный прогноз того, как должны выглядеть изменения в сигналах гравитационных волн и это может привести к разрешению знаменитой проблемы.

Подробнее на iXBT