14 września 2015 roku na Ziemię dotarł słaby, lecz niezwykły sygnał, który podróżował przez kosmos przez 1,3 miliarda lat. Nie było to światło, lecz subtelna fala w samej strukturze czasoprzestrzeni: fale grawitacyjne, przewidziane przez Alberta Einsteina sto lat wcześniej. Tego dnia bliźniacze detektory Laserowego Interferometru Fal Grawitacyjnych (LIGO) zarejestrowały pierwsze bezpośrednie dowody na istnienie fal grawitacyjnych – odkrycie ogłoszone światu w lutym 2016 roku.
Od tego czasu detektory LIGO w Hanford (Waszyngton) i Livingston (Luizjana), wraz z detektorem Virgo we Włoszech oraz KAGRA w Japonii, stworzyły międzynarodową sieć znaną jako LVK (LIGO–Virgo–KAGRA).
IMPAN jest liderem Polskiego Konsorcjum Projektu Virgo skupiającego instytucje z Polski biorące udział w projekcie Virgo.
Współpraca ta obecnie wykrywa średnio jedno zderzenie czarnych dziur co trzy dni. Do dziś sieć zaobserwowała ponad 300 kolizji czarnych dziur, z których wiele zostało potwierdzonych, a inne są nadal analizowane. Tylko w trakcie trwającej czwartej kampanii obserwacyjnej LVK zidentyfikowała około 230 kandydatów na zderzenia – ponad dwukrotnie więcej niż łącznie w trzech pierwszych kampaniach.
Znaczną poprawę czułości detektorów ilustruje niedawne odkrycie GW250114 (zarejestrowane 14 stycznia 2025 r.). Podobnie jak w przypadku pierwszej detekcji GW150914, wydarzenie to dotyczyło dwóch czarnych dziur o masach około 30–40 razy większych niż masa Słońca, które połączyły się około 1,3 miliarda lat świetlnych od Ziemi. Jednak dzięki dekadzie postępów technologicznych, które znacząco zmniejszyły szumy instrumentalne, nowy sygnał jest znacznie wyraźniejszy, co pozwala na dokładniejsze pomiary.
W artykule opublikowanym 10 września 2025 roku (Phys. Rev. Lett. 135, 111405)Phys. Rev. Lett. 135, 111405) zespół LVK informuje, że to wydarzenie dostarcza najsilniejszych dotychczas obserwacyjnych dowodów na słuszność teorii powierzchni czarnej dziury Stephena Hawkinga. Po raz pierwszy zaproponowana w 1971 roku (Phys. Rev. Lett. 26, 1344) teoria Hawkinga stwierdza, że całkowita powierzchnia czarnych dziur nie może maleć. Łączące się czarne dziury emitują energię w postaci fal grawitacyjnych i mogą się przy tym obracać coraz szybciej, co potencjalnie mogłoby zmniejszyć ich powierzchnię. Jednak teoria przewiduje, że pomimo tych efektów, po połączeniu nowa czarna dziura musi zawsze mieć większą powierzchnię niż suma powierzchni składników. GW250114 potwierdza to przewidywanie z bezprecedensową precyzją. Teoria została również uogólniona na scenariusze kosmologiczne przez prof. Andrzeja Królaka w dwóch artykułach opublikowanych w General Relativity and Gravitation (tom 16, nr 2 i nr 4, 1984).
Prof. Andrzej Królak jest liderem grupy Polgraw-Virgo, składającej się z około 30 naukowców z 10 polskich instytucji, która jest członkiem Projektu Virgo. 16 członków grupy Polgraw znalazło się na liście autorów artykułu odkrywczego – GW250114: Testing Hawking’s Area Law and the Kerr Nature of Black Holes (Phys. Rev. Lett. 135, 111405).
prof. dr hab. Andrzej Królak