Hvis du skulle dykke ned i et sort hul (noget vi ikke vil anbefale), finder du sandsynligvis en singularitet eller et uendeligt lille og tæt punkt i centrum. Eller det er det, som fysikere altid har tænkt.
Men nu antyder et par forskere, at nogle sorte huller måske slet ikke er sorte huller. I stedet kan det være underlige objekter, der er fulde af mørk energi - den mystiske kraft, der antages at skubbe på universets grænser, hvilket får det til at udvide sig i en stadig stigende hastighed.
"Hvis det, vi troede var sorte huller, faktisk er genstande uden entydigheder, er den accelererede udvidelse af vores univers en naturlig konsekvens af Einsteins teori om generel relativitet," sagde Kevin Croker, en astrofysiker ved University of Hawaii i Mānoa.
Croker og en kollega beskriver denne idé i en ny undersøgelse, der blev offentliggjort online 28. august i Astrophysical Journal. Hvis de har ret, og singulariteten i hjertet af et sort hul kunne erstattes af en underlig energi, der kaster alt fra hinanden, kan det revolutionere den måde, vi tænker på disse tætte objekter.
Duoen var ikke ude for at afsløre, hvad der inde i et sort hul. Croker og Joel Weiner, en professor emeritus i matematik ved det samme universitet, kiggede på Friedmanns ligninger, som er forenklet fra Einsteins teori om generel relativitet. (Relativitet beskriver, hvordan masse og energi varp rum-tid.) Fysikere bruger Friedmanns ligninger til at beskrive udvidelsen af universet, delvis fordi matematikken er enklere end i Einsteins ligningskrop, der beskriver relativitet. Holdet fandt ud af, at ultradense og isolerede pladsområder, som neutronstjerner og sorte huller, skulle behandles på samme matematiske måde som alle andre områder for korrekt at nedskrive Friedmanns ligninger. Tidligere mente kosmologer, at det var rimeligt at ignorere de interne detaljer i ultradense og isolerede regioner, såsom indersiden af et sort hul.
"Vi viste, at der kun er en måde at korrekt," fortalte Croker til Live Science. "Og hvis du gør det på den ene måde, hvilket er den rigtige måde at gøre det på, finder du nogle interessante ting."
De nye resultater antyder, at al den mørke energi, der kræves til den accelererede udvidelse af universet, kunne være indeholdt i disse alternativer til sorte huller. Forskerne opdagede dette i matematikken, efter at de havde rettet måden til at udskrive Friedmanns ligninger. Og i et opfølgningsdokument, der blev sendt til The Astrophysical Journal og offentliggjort 7. september i fortrykket tidsskriftet arXiv, viste de, at disse alternativer til sorte huller, kaldet Generic Objects of Dark Energy (GEODEs), også kunne hjælpe med at forklare særegenheder ved tyngdekraft- bølgeobservationer fra 2016.
Matematikken fra Friedmanns ligninger viste, at disse ultradense genstande over tid får vægt, simpelthen på grund af universets udvidelse, selv når der ikke er noget materiale i nærheden for dem at forbruge. Ligesom lys, der bevæger sig gennem et ekspanderende rum, mister energi - en effekt, der kaldes rødskift, tabes stof også efterhånden som rummet udvides. Effekten er normalt så lille, at den ikke kan ses. Men i ultradense materiale med meget stærkt tryk inde, kendt som relativistisk materiale, bliver effekten mærkbar. Mørk energi er meget relativistisk, og dens tryk fungerer modsat mod normal stof og lys - så genstande, der er lavet af den (som disse hypotetiske GEODE'er) får vægt over tid.
"Lys er en slags underlig ting. Det opfører sig på mange måder modsat," sagde Croker. "Folk forventede ikke, at denne opførsel også kunne udstilles i andre objekter. Men vi viste, ja, du kan se det i et andet objekt," nemlig inde i GEODEs.
GEODE'er blev først foreslået som en idé i 1960'erne, men matematikken, der understøtter dem, blev først udarbejdet for nylig. Men det viser sig, at disse underlige objekter også kunne give en enkel forklaring på observerede store sorte hulfusioner. I 2016 meddelte medlemmer af Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) -Virgo-samarbejdet, at de først havde observeret en fusion af sorte huler, men de beregnede masser af de formodede sorte huller var uventede - forskere forventede, at masserne ville være enten meget højere eller lavere.
Men GEODEs, i modsætning til traditionelle sorte huller, går i vægt over tid. Hvis to GEODE'er, der var dannet i det yngre univers, til sidst kolliderede, da de kolliderede, ville de have vokset sig større end typiske sorte huller. På det tidspunkt ville GEODE'ernes masser matche de masser, der blev set i den kollision, der blev observeret af LIGO-Virgo. I stedet for at skulle forestille sig en meget specifik situation, der førte til fusionen, kunne GEODE'er give en enklere løsning til at forklare observationer.
Ikke alle forskere er dog overbeviste. Den nye beskrivelse af disse genstande er "counterintuitive og svær at fordøje," fortalte Vitor Cardoso, professor i fysik ved Instituto Superior Técnico i Lissabon, Portugal, der ikke var involveret i undersøgelsen, til Live Science i en e-mail. Men, tilføjede han, "Jeg kan godt lide ideen om at finde alternativer til sorte huller - det tvinger os til at styrke sorte hul-paradigmet. Det er også undertiden svært at finde ting, hvis vi ikke ser efter dem."
