Keď dve neutrónové hviezdy narazili do ďalekého vesmíru, vytvorili silné vibrácie vo vesmíre - gravitačné vlny, ktoré vedci objavili na Zemi v roku 2017. Teraz, keď prechádzajú cez tieto gravitačné vlny, pár fyzikov si myslí, že našli dôkazy o čierna diera, ktorá by porušila elegantný model odvodený z teórie Alberta Einsteina o všeobecnej relativite.
Vo všeobecnosti sú relatívne čierne diery jednoduchými objektmi: nekonečne komprimované singularity alebo body hmoty, obklopené hladkými horizontmi udalostí, cez ktoré nemôže uniknúť žiadne svetlo, energia ani látka. Tento model doteraz podporoval každý kúsok údajov, ktoré sme získali z čiernych dier.
Ale v sedemdesiatych rokoch Stephen Hawking napísal sériu článkov, ktoré naznačujú, že hranice čiernych dier nie sú až také hladké. Namiesto toho sa rozostrujú vďaka sérii efektov spojených s kvantovou mechanikou, ktoré umožňujú úniku „jastrabového žiarenia“. Odvtedy sa objavilo množstvo alternatívnych modelov čiernych dier, kde by sa tieto hladké a dokonalé horizonty udalostí nahradili jemnejšími a mäsitejšími membránami. Nedávno fyzici predpovedali, že tento chmúr bude obzvlášť intenzívny okolo novovytvorených čiernych dier - dostatočne veľký na to, aby odrážal gravitačné vlny a vyvolal ozvenu v signáli tvorby čiernej diery. Teraz, po zrážke s neutrónovou hviezdou, si dvaja fyzici myslia, že našli tento typ ozveny. Tvrdia, že čierna diera, ktorá sa vytvorila pri zlúčení neutrónových hviezd, zvoní ako ozývajúci sa zvon a rozbíja jednoduchú fyziku čiernych dier.
Ak je ozvena skutočná, musí to byť z chmúr kvantovej čiernej diery, uviedla spoluautorka štúdie Niayesh Afshordi, fyzik na University of Waterloo v Kanade.
„Podľa Einsteinovej teórie relativity môže hmota obiehať okolo čiernych dier na veľké vzdialenosti, ale mala by spadnúť do čiernej diery blízko horizontu udalostí,“ povedal Afshordi pre Live Science.
Takže blízko čiernej diery by nemal byť žiadny voľný materiál, ktorý by odrážal gravitačné vlny. Dokonca aj čierne diery, ktoré sa obklopujú diskami materiálu, by mali mať prázdnu zónu priamo okolo svojich horizontov udalostí.
"Časové oneskorenie, ktoré očakávame (a pozorujeme) pre naše ozveny ... sa dá vysvetliť iba vtedy, ak nejaká kvantová štruktúra sedí tesne za horizontmi ich udalostí," uviedol Afshordi.
To je zlom od zvyčajne neotrasiteľných predpovedí všeobecnej relativity.
Údaje z existujúcich detektorov gravitačných vĺn sú hlučné, ťažko interpretovateľné a náchylné na falošné poplachy. Gravitačné vlny odrážajúce určité kvantové chmúrne okolo čiernej diery by boli úplne novým druhom detekcie. Afshordi však povedal, že v okamihu, keď došlo k fúzii, mal byť tento chmeľ dostatočne intenzívny, aby odrážal gravitačné vlny tak ostro, že to mohli vidieť existujúci detektory.
Joey Neilsen, astrofyzikka na Villanovej univerzite v Pensylvánii, ktorá sa nezúčastnila na tomto článku, uviedla, že výsledok je presvedčivý - najmä preto, že ozveny sa objavili vo viac ako jednom detektore gravitačnej vlny.
„Je to presvedčivejšie ako česanie údajov, ktoré hľadajú konkrétny druh signálu a hovoria„ aha! “ keď to nájdete, “povedala Neilsen Live Science.
Napriek tomu povedal, že bude potrebovať viac informácií, než bude úplne presvedčený, že ozveny sú skutočné. V článku sa nezohľadňujú ďalšie detekcie gravitačnej vlny zhromaždené do približne 30 sekúnd od hlásených ozvien, uviedla Neilsen.
„Pretože výpočty významnosti sú tak citlivé na to, ako si vyberáte a vyberáte svoje údaje, chcel by som lepšie porozumieť všetkým týmto funkciám skôr, ako som urobil akékoľvek pevné závery,“ uviedol.
Maximiliano Isi, astrofyzik na MIT, bol skeptický.
„Nie je to prvé tvrdenie tejto povahy pochádzajúce z tejto skupiny,“ povedal pre Live Science.
„Bohužiaľ, iné skupiny nedokázali reprodukovať svoje výsledky, a to pre nedostatok pokusov.“
Isi poukázal na sériu článkov, ktoré nedokázali nájsť ozveny v tých istých údajoch, z ktorých jeden, publikovaný v júni, opísal ako „sofistikovanejšiu, štatisticky robustnú analýzu“.
Afshordi povedal, že jeho nový dokument má tú výhodu, že je oveľa citlivejší ako predchádzajúca práca, s robustnejšími modelmi na detekciu slabých ozvien. Dodáva: „zistenie, ktoré sme uviedli ... je štatisticky najvýznamnejším z tuctu vyhľadávaní, pretože mala falošnú výstražnú šancu zhruba 2 zo 100 000. “
Aj keď je ozvena skutočná, vedci stále presne nevedia, aký exotický astrofyzikálny objekt spôsobil tento fenomén, dodal Neilsen.
„Čo je na tomto prípade také zaujímavé, že nemáme tušenie, čo zostalo po pôvodnom zlúčení: Vytvorila sa ihneď čierna diera alebo sa vyskytol nejaký exotický, krátkodobý prechodný objekt?“ Povedala Neilsen. „Výsledky je tu najjednoduchšie pochopiť, či je zvyšok hypermasívny, ktorý sa zhroutí za sekundu alebo tak, ale ozvena, ktorá je tu uvedená, ma nepresvedčila, že tento scenár sa skutočne stal.“
Je možné, že v údajoch sú ozveny, povedal Isi, čo by bolo nesmierne významné. Ešte nie je presvedčený.
Bez ohľadu na to, ako sa všetky údaje otrasia, Neilson povedal, je jasné, že výsledok ukazuje na niečo, čo by stálo za preskúmanie.
