Another brick in the firewall
Парадокс исчезновения информации в черной дыре занимает астрофизиков уже почти полвека, с тех пор, как Бекенштейн указал на аналогию между свойствами черных дыр и термодинамикой, а Хокинг по наводке Старобинского предсказал “испарение” черных дыр путем излучения, названного впоследствии его именем. Интерес к этой проблеме обострился в 2012-м, когда Джозеф Полчински с коллегами подметили, что вновь испущенные кванты излучения Хокинга не могут быть квантовомеханически запутаны с внутренними модами, поскольку это нарушало бы принцип унитарности, и заключили, что квантовое состояние горизонта не вакуумное: падающий в черную дыру наблюдатель столкнется с “файерволом” высокоэнергетического излучения. Но его появление, в свою очередь, как будто бы противоречит принципу эквивалентности Эйнштейна. Известный борец со лженаукой Сабина Хоссенфельдер язвительно замечает, что “все частицы-партнеры ранее испущенных частиц излучения Хокинга, которые в норме бы провалились в сингулярность и пропали там… просто обязаны появиться снаружи как можно позже, потому что именно в это время наиболее вероятно проявление новых квантово-гравитационных эффектов”.
Популярное сравнение файервола Полчински с кирпичной стеной, которая внезапно появляется из пустоты и больно бьет наблюдателя по носу, восходит к полуклассической трактовке энтропии черной дыры Герардом ‘т Хоофтом. Ее обобщение на голографический контекст предсказывает поправки к теории Бекенштейна-Хокинга для испарения черной дыры во всех измерениях пространства-времени.
Полчински и без того был слишком молод, по меркам фундаментальной науки, чтобы надеяться на Нобелевскую премию, а внезапная смерть от опухоли мозга в январе 2018-го формально лишила автора файервольного парадокса такой возможности. Впрочем, даже недоказанная гипотеза файервола пробудила значительный интерес у коллег по отрасли и техногиков “на гражданке”, и незадолго до кончины Полчински успел стать одним из лауреатов премии Mail.Ru Group по фундаментальной физике. (Остается неясным, потребовалось ли ему для этого установить браузер “Амиго”, а если да, то насколько пагубно сказался такой поступок на его здоровье.)
Если предположить, что файервол (или некое его подобие, ведь ассортимент безгоризонтных компактных объектов весьма экзотичен) существует в реальности, сразу рождается интуитивное подозрение, что он должен отражать часть падающих в черную дыру Керра мод при затухании гравитационных волн после слияния массивных релятивистских объектов. В тривиальном же случае, описываемом классической теорией относительности Эйнштейна, квазинормальные моды считаются только исходящими на бесконечности и только падающими — близ горизонта событий. Отраженный гравиволновой пакет проявляется серией вторичных эхо, время задержки прихода которых ∆t в приближении гравитационной оптики зависит от массы черной дыры как M log M (не считая спиновых поправок). Отсюда ясно, что не всякое событие слияния массивных релятивистских объектов, порождающее гравитационные волны, пригодно для обнаружения такого эха современной земной аппаратурой LIGO, а лишь такое, чья нижняя гармоника смещена по частоте 1/∆t в диапазон чувствительности интерферометров гравиволновой обсерватории. При слиянии бинарных черных дыр масса остатка куда выше, чем при слиянии бинарной системы нейтронных звезд. Потому именно второй класс событий предпочтителен для регистрации файервольного эха.
И похоже, что именно его отголоски 17 августа 2017-го уловили двое иранских ученых, проводящих большую часть времени в университетах Ганновера и Ватерлоо.
В январе — по любопытному совпадению, вскоре после того, как разрешился новогодний иранский кризис, — их работа была удостоена еще одной “новорожденной” награды в области фундаментальной физики, премии Бухальтера. Впрочем, Ари Бухальтер покинул Калтех в 2001-м, чтобы заняться бизнес-консалтингом в McKinsey, и уже по одному этому к его предпочтениям следует относиться с осторожностью.
Однако если находки иранского дуэта справедливы, то можно констатировать первое в истории вторичное эхо слияния нейтронных звезд с образованием черной дыры — и существование структуры планковского уровня под горизонтом — на статистическом уровне надежности 4.2σ. Иначе говоря, вероятность ложного сигнала в данном случае не превышает 0.0016%.
LoadedDice
