Kiedy dwie gwiazdy neutronowe zderzyły się ze sobą daleko w kosmosie, wywołały potężne wstrząsy we wszechświecie - fale grawitacyjne, które naukowcy wykryli na Ziemi w 2017 r. Teraz, przeglądając te zapisy fal grawitacyjnych, para fizyków myśli, że znaleźli dowody czarna dziura, która naruszałaby zgrabny model zaczerpnięty z teorii ogólnej teorii względności Alberta Einsteina.
W ogólnej teorii względności czarne dziury są prostymi obiektami: nieskończenie skompresowanymi osobliwościami lub punktami materii, otoczonymi gładkimi horyzontami zdarzeń, przez które nie może uciec żadne światło, energia ani materia. Do tej pory wszystkie dane zebrane z czarnych dziur wspierały ten model.
Ale w latach 70. Stephen Hawking napisał serię artykułów sugerujących, że granice czarnych dziur nie są tak gładkie. Zamiast tego rozmazują się dzięki serii efektów związanych z mechaniką kwantową, które pozwalają na ucieczkę „promieniowania Hawkinga”. Przez lata pojawiło się wiele alternatywnych modeli czarnych dziur, w których te gładkie, idealne horyzonty wydarzeń zostałyby zastąpione cienkimi, bardziej rozmytymi membranami. Niedawno fizycy przewidzieli, że ten puch będzie szczególnie intensywny wokół nowo utworzonych czarnych dziur - wystarczająco znacznych, aby odbijać fale grawitacyjne, wytwarzając echo w sygnale formowania się czarnej dziury. Teraz, po zderzeniu gwiazdy neutronowej, dwóch fizyków myśli, że znaleźli ten rodzaj echa. Twierdzą, że czarna dziura, która powstała, gdy gwiazdy neutronowe się połączyły, dzwoni jak echo dzwonu i rozbija prostą fizykę czarnej dziury.
Jeśli echo jest prawdziwe, to musi pochodzić z kwarcu czarnej dziury, powiedział współautor badania Niayesh Afshordi, fizyk z University of Waterloo w Kanadzie.
„W teorii względności Einsteina materia może krążyć wokół czarnych dziur na duże odległości, ale powinna wpaść w czarną dziurę blisko horyzontu zdarzeń”, powiedział Afshordi Live Science.
Zatem w pobliżu czarnej dziury nie powinno być żadnego luźnego materiału, który mógłby odbijać fale grawitacyjne. Powiedział, że nawet czarne dziury otaczające się dyskami materiału powinny mieć pustą strefę wokół horyzontów zdarzeń.
„Oczekiwane przez nas (i obserwowane) opóźnienie czasowe dla naszych ech… można wyjaśnić tylko wtedy, gdy jakaś struktura kwantowa znajduje się tuż poza horyzontami zdarzeń” - powiedział Afshordi.
To przerwa od zwykle niewzruszonych prognoz ogólnej teorii względności.
To powiedziawszy, dane z istniejących detektorów fal grawitacyjnych są hałaśliwe, trudne do prawidłowej interpretacji i podatne na fałszywe alarmy. Fala grawitacyjna odbijająca się od kwantowego rozmycia wokół czarnej dziury byłaby zupełnie nowym rodzajem wykrywania. Ale Afshordi powiedział, że w bezpośrednim następstwie fuzji ten fuzz powinien być na tyle intensywny, aby odbijać fale grawitacyjne tak ostro, że istniejące detektory mogły to zobaczyć.
Joey Neilsen, astrofizyk z Villanova University w Pensylwanii, który nie był zaangażowany w ten artykuł, powiedział, że wynik jest przekonujący - szczególnie dlatego, że echa pojawiły się w więcej niż jednym detektorze fali grawitacyjnej.
„To bardziej przekonujące niż przeczesywanie danych w poszukiwaniu określonego rodzaju sygnału i powiedzenie„ aha! ”. kiedy go znajdziesz, ”powiedział Neilsen Live Science.
Mimo to powiedział, że będzie musiał zobaczyć więcej informacji, zanim będzie absolutnie przekonany, że echa są prawdziwe. Artykuł nie uwzględnia innych detekcji fal grawitacyjnych zebranych w ciągu około 30 sekund od zgłoszonych ech, powiedział Neilsen.
„Ponieważ obliczenia istotności są tak wrażliwe na sposób wybierania i wybierania danych, chciałbym pełniej zrozumieć wszystkie te funkcje, zanim wyciągnę jakieś jednoznaczne wnioski” - powiedział.
Maximiliano Isi, astrofizyk z MIT, był sceptyczny.
„To nie pierwsze twierdzenie o tej naturze pochodzące od tej grupy” - powiedział Live Science.
„Niestety inne grupy nie były w stanie odtworzyć swoich wyników i to nie z powodu braku prób”.
Isi wskazał na serię artykułów, które nie znalazły echa w tych samych danych, z których jeden, opublikowany w czerwcu, opisał jako „bardziej wyrafinowaną, statystycznie solidną analizę”.
Afshordi powiedział, że jego nowa praca ma tę zaletę, że jest o wiele bardziej wrażliwa niż poprzednie prace, z bardziej niezawodnymi modelami do wykrywania słabszych ech., Dodając: „odkrycie, które zgłosiliśmy… jest najbardziej istotne statystycznie spośród kilkunastu wyszukiwań, ponieważ miał szansę na fałszywy alarm w przybliżeniu 2 na 100 000 ”.
Neilsen dodał, że nawet jeśli echo jest prawdziwe, naukowcy wciąż nie wiedzą dokładnie, jaki rodzaj egzotycznego obiektu astrofizycznego wywołał to zjawisko.
„Co jest tak interesującego w tym przypadku, że nie mamy pojęcia, co pozostało po pierwotnym połączeniu: Czy od razu powstała czarna dziura, czy też był jakiś egzotyczny, krótkotrwały obiekt pośredni?” Powiedział Neilsen. „Wyniki tutaj są najłatwiejsze do zrozumienia, jeśli pozostałość jest hipermasywną, która zapada się w ciągu około jednej sekundy, ale przedstawione tutaj echo nie przekonuje mnie, że ten scenariusz jest tym, co się faktycznie wydarzyło”.
Isi powiedział, że jest możliwe, że w danych występują echa, co byłoby niezwykle istotne. Po prostu jeszcze nie jest przekonany.
Bez względu na to, jak wszystkie dane się trzęsą, powiedział Neilson, jasne jest, że wynik wskazuje na coś, co warto zbadać dalej.
