Da to nøytronstjerner smalt sammen langt borte i verdensrommet, skapte de en kraftig risting i universet - gravitasjonsbølger som forskere oppdaget på jorden i 2017. Nå, gjennom å sile gjennom disse gravitasjonsbølgebeskrivelsene, tror et par fysikere at de har funnet bevis på et svart hull som ville krenke den pene modellen tegnet fra Albert Einsteins teori om generell relativitet.
I generell relativitet er sorte hull enkle objekter: trinnløst komprimerte singulariteter, eller materiens punkter, omgitt av glatte hendelseshorisonter som ikke lys, energi eller materie kan slippe ut av. Til nå har alle data som vi har samlet fra svarte hull, støttet denne modellen.
Men på 1970-tallet skrev Stephen Hawking en serie papirer som antydet at grensene til sorte hull ikke er så glatte. I stedet uskarper de takket være en serie effekter knyttet til kvantemekanikk som lar "Hawking-stråling" slippe ut. I årene siden har det dukket opp en rekke alternative sorte hullmodeller, der de jevne, perfekte begivenhetshorisontene ville bli erstattet med tynnere, mer lunete membraner. Nylig har fysikere spådd at denne fuzzen vil være spesielt intens rundt nydannede sorte hull - betydelig nok til å gjenspeile gravitasjonsbølger, og produsere et ekko i signalet om et svart hulls formasjon. Nå, i kjølvannet av nøytronstjernekollisjonen, tror to fysikere at de har funnet den typen ekko. De hevder at et svart hull som dannet seg når nøytronstjernene slo seg sammen, ringer som en ekkende klokke og knuste enkel svart hullfysikk.
Hvis ekkoet er ekte, må det være fra fuzz av et kvantet svart hull, sa studieforsker Niayesh Afshordi, en fysiker ved University of Waterloo i Canada.
"I Einsteins relativitetsteori kan materie gå i bane rundt sorte hull i store avstander, men bør falle inn i det sorte hullet nær hendelseshorisonten," sa Afshordi til Live Science.
Så nær det sorte hullet skal det ikke være noe løst materiale for å ekkoere tyngdekraftsbølger. Selv svarte hull som omgir seg med skiver av materiale, bør ha en tom sone rett rundt arrangementets horisonter, sa han.
"Tidsforsinkelsen vi forventer (og observerer) for ekkoene våre ... kan bare forklares hvis en eller annen kvantestruktur sitter rett utenfor hendelseshorisonten," sa Afshordi.
Det er et avbrekk fra vanligvis urokkelige forutsigelser om generell relativitet.
Når det er sagt, er data fra eksisterende gravitasjonsbølgedetektorer støyende, vanskelige å tolke ordentlig og utsatt for falske positiver. En gravitasjonsbølge som ekko ut av en kvantefuzz rundt et svart hull ville være en helt ny type deteksjon. Men Afshordi sa at i den umiddelbare kjølvannet av sammenslåingen, skulle fuzzen ha vært intens nok til å gjenspeile gravitasjonsbølger så kraftig at eksisterende detektorer kunne se den.
Joey Neilsen, en astrofysiker ved Villanova University i Pennsylvania som ikke var involvert i denne artikkelen, sa at resultatet er overbevisende - spesielt fordi ekkoene dukket opp i mer enn en gravitasjonsbølgedetektor.
"Det er mer overbevisende enn å slå igjennom data som leter etter en spesifikk type signal og si: 'aha!' når du finner den, "sa Neilsen til Live Science.
Likevel, sa han, måtte han se mer informasjon før han var helt overbevist om at ekkoene var reelle. Papiret gjør ikke rede for andre gravitasjonsbølgedeteksjoner samlet innen omtrent 30 sekunder etter de rapporterte ekkoene, sa Neilsen.
"Fordi betydningsberegninger er så følsomme for hvordan du velger og velger dataene dine, ville jeg forstå alle disse funksjonene mer fullstendig før jeg trakk faste konklusjoner," sa han.
Maximiliano Isi, en astrofysiker ved MIT, var skeptisk.
"Det er ikke den første påstanden av denne art som kommer fra denne gruppen," sa han til Live Science.
"Dessverre har andre grupper ikke klart å reprodusere resultatene, og ikke på grunn av manglende forsøk."
Isi pekte på en serie artikler som ikke klarte å finne ekko i de samme dataene, hvorav den ene, som ble publisert i juni, beskrev som en "en mer sofistikert, statistisk robust analyse."
Afshordi sa at denne nye artikkelen av ham har fordelen av å være langt mer følsom enn tidligere arbeid, med mer robuste modeller for å oppdage svakere ekko. Han la til, "funnet at vi rapporterte ... er det mest statistisk signifikante av dusin søkene, ettersom den hadde den falske alarmsjansen for omtrent 2 av 100 000. "
Selv om ekkoet er ekte, vet forskere fremdeles ikke nøyaktig hva slags eksotiske astrofysiske gjenstander som produserte fenomenet, la Neilsen til.
"Det som er så interessant med denne saken, er at vi ikke har noen anelse om hva som var igjen etter den opprinnelige sammenslåingen: Fant det seg et svart hull med en gang, eller var det et eksotisk, kortvarig mellomobjekt?" Sa Neilsen. "Resultatene her er enklest å gi mening om om restene er et hypermassiv som kollapser i løpet av et sekund eller så, men ekkoet som presenteres her overbeviser ikke for meg at det scenariet er det som faktisk skjedde."
Det er mulig det er ekko i dataene, sa Isi, noe som vil være enormt betydelig. Han er bare ikke overbevist ennå.
Uansett hvordan alle dataene ryster ut, sa Neilson, er det tydelig at resultatet her peker på noe som er verdt å utforske videre.
