天文学刚刚给了我们另一个惊人的礼物：第一个观察性的确认其中之一的预测关于。
对 2015 年首次引力波探测的分析，GW150914，证实了霍金面积定理。 它指出，在经典物理学下，事件视界的面积只能变大，永远不能变小。
这项工作为我们提供了一种新的工具来探测这些神秘物体，并测试我们对宇宙理解的极限。
“有可能存在一个由不同致密天体组成的动物园，虽然其中一些是遵循爱因斯坦和霍金定律的黑洞，但其他可能是略有不同的野兽，”天体物理学家马克西米利亚诺·伊西说麻省理工学院卡维利天体物理和空间研究所的教授。
“所以，这并不是说你做一次测试就结束了。你做一次，这就是开始。”
霍金早在1971年就首次提出了他的定理。该定理预测黑洞事件视界的表面积永远不会减少，而只会增加。
事件视界不是黑洞本身，而是即使真空中的光速也不足以达到从黑洞奇点产生的引力场逃逸速度的半径。 它与黑洞的质量成正比； 由于黑洞只能获得质量，因此，事件视界应该只会增长。
（这种只增加模型也与另一种理论非常相似，即第二定律。 它指出，熵——宇宙中从有序到无序的过程——只会增加。 黑洞也具有熵，并且是成正比的到它们的事件视界表面积。）
从数学上讲，面积定理成立，但在观测上很难证实——主要是因为黑洞极难直接观测，因为它们不发射可检测到的辐射。 但随后，我们检测到两个神秘物体之间碰撞时通过时空传播的引力涟漪。
这是 GW150914，简要说明布卢普LIGO 干涉仪记录的碰撞改变了一切。 这是第一次直接探测到两个黑洞，而不是一个。 它们聚集在一起，形成了一个更大的黑洞。
黑洞随即发出微弱的响声，如同敲响的钟声。 2019 年，Isi 和他的同事研究出了如何检测此振铃信号。 现在他们已经对其进行了解码，将其分解以计算最终黑洞的质量和自旋。
他们还对合并信号进行了新的分析，以计算两个合并前黑洞的质量和自旋。 由于质量和自旋与事件视界的面积有关，这使得他们能够计算所有三个物体的事件视界。
如果事件视界的大小可以缩小，那么最终合并黑洞的事件视界应该小于创建它的两个黑洞的事件视界。 根据他们的计算，两个较小的黑洞的视界总面积为 235,000 平方公里（91,000 平方英里）。 最终的黑洞面积为36.7万平方公里。
“数据以压倒性的信心表明，合并后地平线面积增加，并且满足面积定律的概率非常高，”伊西说。
“令人欣慰的是，我们的结果确实符合我们预期的范式，并且确实证实了我们对这些复杂的黑洞合并的理解。”
至少在短期内是这样。 根据量子力学——这与经典物理学并不能很好地配合——霍金后来预测，在很长的时间尺度上，黑洞应该以我们现在称之为黑体辐射的形式失去质量。霍金辐射。 因此，黑洞事件视界的面积最终仍有可能缩小。
未来显然需要更仔细地审查这一点。 与此同时，Isi 和他的团队的工作为我们提供了一套新的工具来探测其他引力波观测，希望获得对黑洞和宇宙物理学的更多见解。
“令人鼓舞的是，我们可以用新的、创造性的方式思考引力波数据，并解决我们以前认为无法解决的问题，”伊西说。
“我们可以不断梳理出一些信息，这些信息直接涉及我们认为我们理解的支柱。有一天，这些数据可能会揭示一些我们没有预料到的事情。”
该研究发表于物理评论快报。
