Da to neutronstjerner smækkede sammen langt væk i rummet, skabte de en kraftig rysten i universet - tyngdekraftsbølger, som forskere opdagede på Jorden i 2017. Nu, når de sigter gennem disse gravitationsbølgeregistreringer, tror et par fysikere, at de har fundet bevis for et sort hul, der ville krænke den pæne model, der er tegnet fra Albert Einsteins teori om generel relativitet.
I den generelle relativitet er sorte huller enkle genstande: uendeligt komprimerede entaliteter eller materiapunkter omgivet af glatte begivenhedshorisonter, gennem hvilke intet lys, energi eller stof kan undslippe. Indtil nu har hver bit af data, vi har samlet fra sorte huller, understøttet denne model.
Men i 1970'erne skrev Stephen Hawking en række papirer, der antydede, at grænserne på sorte huller ikke er så glatte. I stedet sløres de takket være en række effekter, der er knyttet til kvantemekanik, der tillader "Hawking-stråling" at flygte. I årene siden er der opstået en række alternative sorte hulemodeller, hvor de glatte, perfekte begivenhedshorisonter ville blive erstattet med spydigere, mere sindige membraner. For nylig har fysikere forudsagt, at denne fuzz ville være særlig intens omkring nydannede sorte huller - væsentlig nok til at reflektere tyngdekraftsbølger og frembringe et ekko i signalet om et sorte huls formation. I kølvandet på neutronstjernekollisionen tror to fysikere, at de har fundet den type ekko. De argumenterer for, at et sort hul, der dannede sig, da neutronstjernerne fusionerede, ringer som en kløende klokke og knuste simpelt fysik i sort hul.
Hvis ekkoet er ægte, skal det være fra fuzzen af et kvantesort hul, sagde studiemedforfatter Niayesh Afshordi, en fysiker ved University of Waterloo i Canada.
"I Einsteins relativitetsteori kan materie bane rundt om sorte huller i store afstande, men bør falde ind i det sorte hul tæt på begivenhedshorisonten," fortalte Afshordi til Live Science.
Så tæt på det sorte hul bør der ikke være noget løst materiale til at ekko tyngdekraftsbølger. Selv sorte huller, der omgiver sig med skiver af materiale, skulle have en tom zone lige omkring deres begivenhedshorisonter, sagde han.
"Den tidsforsinkelse, vi forventer (og observerer) for vores ekko ... kan kun forklares, hvis en eller anden kvantestruktur sidder lige uden for deres begivenhedshorisonter," sagde Afshordi.
Det er en pause fra normalt urokkelige forudsigelser om generel relativitet.
Når det er sagt, er data fra eksisterende gravitationsbølgedetektorer støjende, vanskelige at tolke korrekt og tilbøjelige til falske positiver. En tyngdekraftbølge, der gentager nogle kvantefusninger omkring et sort hul, ville være en helt ny slags detektion. Men Afshordi sagde, at fuzz i den umiddelbare efterspørgsel efter fusionen skulle have været intens nok til at afspejle tyngdekraftsbølger så skarpt, at eksisterende detektorer kunne se det.
Joey Neilsen, en astrofysiker ved Villanova University i Pennsylvania, der ikke var involveret i denne artikel, sagde, at resultatet er overbevisende - især fordi ekkoerne dukkede op i mere end en gravitationsbølgedetektor.
"Det er mere overbevisende end at kæmpe gennem data på udkig efter en bestemt type signal og sige, 'aha!' når du finder det, ”sagde Neilsen til Live Science.
Stadig, sagde han, ville han have brug for at se flere oplysninger, før han var helt overbevist om, at ekkoerne var reelle. Papiret redegør ikke for andre gravitationsbølgedetektioner, der er samlet inden for ca. 30 sekunder efter de rapporterede ekkoer, sagde Neilsen.
"Da betydningsberegninger er så følsomme over for, hvordan du vælger og vælger dine data, vil jeg gerne forstå alle disse funktioner mere fuldstændigt, før jeg trak nogen faste konklusioner," sagde han.
Maximiliano Isi, en astrofysiker hos MIT, var skeptisk.
”Det er ikke den første påstand af denne art, der kommer fra denne gruppe,” sagde han til Live Science.
"Desværre har andre grupper ikke været i stand til at gengive deres resultater og ikke på grund af manglende forsøg."
Isi pegede på en række papirer, der ikke kunne finde ekko i de samme data, hvoraf den ene, der blev offentliggjort i juni, beskrev som en "en mere sofistikeret, statistisk robust analyse."
Afshordi sagde, at denne nye artikel om ham har fordelen ved at være langt mere følsom end tidligere arbejde, med mere robuste modeller til at opdage svagere ekko. Han tilføjede, at "fundet, som vi rapporterede ... er det mest statistisk signifikante ud af dusin søgninger, da det havde den falske alarmchance på cirka 2 ud af 100.000. "
Selv hvis ekkoet er reelt, ved videnskabsmænd stadig ikke nøjagtigt, hvilken slags eksotisk astrofysisk genstand producerede fænomenet, tilføjede Neilsen.
"Hvad der er så interessant ved denne sag, er, at vi ikke har nogen idé om, hvad der var tilbage efter den oprindelige fusion: dannede der sig et sort hul med det samme, eller var der et eksotisk, kortvarigt mellemobjekt?" Sagde Neilsen. "Resultaterne her er nemmest at give mening om, hvis resten er et hypermassiv, der kollapser inden for et øjeblik eller deromkring, men ekkoet, der er præsenteret her, er ikke overbevisende for mig, at dette scenarie er, hvad der faktisk skete."
Det er muligt, at der er ekko i dataene, sagde Isi, hvilket ville være enormt betydningsfuldt. Han er bare ikke overbevist endnu.
Uanset hvordan alle data ryster ud, sagde Neilson, er det klart, at resultatet her peger på noget, der er værd at undersøge yderligere.
