Când două stele de neutroni s-au trântit departe în spațiu, au creat o scuturare puternică în univers - valuri gravitaționale pe care oamenii de știință le-au detectat pe Pământ în 2017. Acum, cernând aceste înregistrări de unde gravitaționale, o pereche de fizicieni cred că au găsit dovezi de o gaură neagră care ar încălca modelul îngrijit tras din teoria relativității generale a lui Albert Einstein.
În relativitate generală, găurile negre sunt obiecte simple: singularități comprimate la infinit sau puncte de materie, înconjurate de orizonturi de evenimente netede prin care nu poate scăpa nicio lumină, energie sau materie. Până acum, fiecare informație pe care am acumulat-o din găurile negre a susținut acest model.
În anii 70, Stephen Hawking a scris o serie de lucrări care sugerează că granițele găurilor negre nu sunt chiar atât de netede. În schimb, acestea se estompează grație unei serii de efecte legate de mecanica cuantică care permit scăparea „radiației Hawking”. În anii de atunci, au apărut o serie de modele alternative de găuri negre, în care acele orizonturi de evenimente perfecte, perfecte, ar fi înlocuite cu membrane mai fragede și mai pufoase. Mai recent, fizicienii au prezis că acest fuzz ar fi deosebit de intens în jurul găurilor negre nou formate - suficient de substanțiale pentru a reflecta undele gravitaționale, producând un ecou în semnalul formării unei găuri negre. Acum, în urma coliziunii stelelor neutronice, doi fizicieni cred că au găsit acel tip de ecou. Aceștia susțin că o gaură neagră care s-a format când s-au contopit stelele de neutroni sună ca un clopot cu ecou și spulbește fizica unei găuri negre simple.
În cazul în care ecoul este real, atunci acesta trebuie să fie din necluzia unei găuri negre cuantice, a declarat co-autorul studiului Niayesh Afshordi, fizician la Universitatea din Waterloo din Canada.
"În teoria relativității a lui Einstein, materia poate orbita în jurul găurilor negre la distanțe mari, dar ar trebui să cadă în gaura neagră, aproape de orizontul evenimentului", a spus Afshordi la Știința Live.
Deci, aproape de gaura neagră, nu ar trebui să existe niciun material liber pentru a răsuna valurile gravitaționale. Chiar găurile negre care se înconjoară cu discuri de material ar trebui să aibă o zonă goală chiar în jurul orizonturilor lor de evenimente, a spus el.
"Întârzierea de timp pe care o așteptăm (și o observăm) pentru ecourile noastre ... nu poate fi explicată decât dacă o anumită structură cuantică se află chiar în afara orizonturilor lor de eveniment", a spus Afshordi.
Aceasta este o pauză de la predicțiile de obicei de nezdruncinat ale relativității generale.
Acestea fiind spuse, datele de la detectoarele de unde gravitaționale existente sunt zgomotoase, dificil de interpretat și predispuse la falsuri pozitive. O undă gravitațională care răsună în urma unei fuziuni cuantice în jurul unei găuri negre ar fi un tip de detectare cu totul nou. Afshordi a spus însă că, imediat după fuziune, fuziunea ar fi trebuit să fie suficient de intensă pentru a reflecta undele gravitaționale atât de brusc încât detectorii existenți au putut să o vadă.
Joey Neilsen, astrofizician la Universitatea Villanova din Pennsylvania, care nu a fost implicat în această lucrare, a spus că rezultatul este convingător - în special pentru că ecourile au apărut în mai multe detectoare de unde gravitaționale.
"Acest lucru este mai convingător decât să combini prin datele căutând un tip specific de semnal și să spui: 'aha!' când îl găsești ", a spus Neilsen pentru Live Science.
Cu toate acestea, a spus el, va trebui să vadă mai multe informații înainte de a fi absolut convins că ecourile sunt reale. Lucrarea nu ține cont de alte detectări de unde gravitaționale adunate în aproximativ 30 de secunde de ecourile raportate, a spus Neilsen.
"Deoarece calculele de semnificație sunt atât de sensibile la modul în care alegi și alegi datele tale, aș dori să înțeleg mai complet aceste caracteristici înainte de a trage concluzii ferme", a spus el.
Maximiliano Isi, astrofizician la MIT, era sceptic.
„Nu este prima afirmație a acestei naturi care vine de la acest grup”, a spus el pentru Live Science.
„Din păcate, alte grupuri nu au putut să își reproducă rezultatele și nu din lipsă de încercare.”
Isi a indicat o serie de lucrări care nu au reușit să găsească ecouri în aceleași date, dintre care una, publicată în iunie, el a descris drept „o analiză mai sofisticată, mai statistică”.
Afshordi a spus că această nouă lucrare a sa are avantajul de a fi mult mai sensibilă decât munca anterioară, cu modele mai solide pentru a detecta ecouri slabe. Adăugând, „constatarea pe care am raportat-o ... este cea mai semnificativă statistic din zeci de căutări, deoarece avea șansa de alarmă falsă de aproximativ 2 din 100.000. "
Chiar dacă ecoul este real, oamenii de știință încă nu știu cu exactitate ce fel de obiect astrofizic exotic a produs fenomenul, a adăugat Neilsen.
"Ce este atât de interesant în acest caz este că nu avem nici o idee despre ce a rămas după fuziunea inițială: S-a format o gaură neagră imediat sau a existat vreun obiect intermediar exotic, de scurtă durată?" Spuse Neilsen. "Rezultatele de aici sunt cele mai ușoare pentru a înțelege dacă rămășița este un hipermasiv care se prăbușește într-o secundă sau ceva mai mult, dar ecoul prezentat aici nu mă convinge că acel scenariu este ceea ce s-a întâmplat de fapt."
Este posibil să existe ecouri în date, a spus Isi, care ar fi enorm de semnificative. El nu este încă convins încă.
Indiferent de modul în care se scutură toate datele, a spus Neilson, este clar că rezultatul aici arată un lucru demn de explorat în continuare.
