Hvis du skulle dykke ned i et svart hull (noe vi ikke vil anbefale), vil du sannsynligvis finne en singularitet, eller et uendelig lite og tett punkt, i sentrum. Eller det er det fysikere alltid har tenkt.
Men nå antyder et par forskere at noen sorte hull kanskje ikke er sorte hull. I stedet kan det være rare objekter som er fulle av mørk energi - den mystiske kraften som antas å presse universets grenser, og får den til å utvide seg i stadig større grad.
"Hvis det vi trodde var sorte hull faktisk er gjenstander uten singulariteter, er den akselererte utvidelsen av universet vårt en naturlig konsekvens av Einsteins teori om generell relativitet," sa Kevin Croker, en astrofysiker ved University of Hawaii i Mānoa.
Croker og en kollega beskriver denne ideen i en ny studie, publisert online 28. august i Astrophysical Journal. Hvis de har rett, og singulariteten i hjertet av et svart hull kan erstattes av en merkelig energi som kaster alt fra hverandre, kan det revolusjonere måten vi tenker på disse tette gjenstandene.
Duoen var ikke ute for å avdekke hva som er inne i et svart hull. Croker og Joel Weiner, en professor emeritus i matematikk ved det samme universitetet, så på Friedmanns ligninger, som er forenklet fra Einsteins teori om generell relativitet. (Relativitet beskriver hvordan masse og energi skjev rom-tid.) Fysikere bruker Friedmanns ligninger for å beskrive utvidelsen av universet, delvis fordi regnestykket er enklere enn i Einsteins ligningskomponent som beskriver relativitet. Teamet fant ut at for å skrive Friedmanns ligninger på riktig måte, måtte ultradense og isolerte romområder, som nøytronstjerner og sorte hull, behandles på samme matematiske måte som alle andre områder. Tidligere mente kosmologer at det var rimelig å ignorere de indre detaljene i ultradense og isolerte regioner, som innsiden av et svart hull.
"Vi viste at det bare er en måte å korrekt," sa Croker til Live Science. "Og hvis du gjør det på den ene måten, som er riktig måte å gjøre det på, finner du noen interessante ting."
De nye resultatene antyder at all den mørke energien som kreves for den akselererte ekspansjonen av universet, kan være inneholdt i disse alternativene til sorte hull. Forskerne oppdaget dette i matte, etter at de hadde korrigert måten å skrive ut Friedmanns ligninger på. Og i et oppfølgingsdokument som ble sendt inn til The Astrophysical Journal og lagt ut 7. september på fortrykkstidsskriftet arXiv, viste de at disse alternativene til sorte hull, kalt Generic Objects of Dark Energy (GEODEs), også kunne bidra til å forklare særegenheter ved gravitasjons- bølgeobservasjoner fra 2016.
Regnestykket fra Friedmanns ligninger viste at over tid får disse ultradense gjenstandene vekt bare på grunn av universets utvidelse, selv når det ikke er noe materiale i nærheten for dem å konsumere. Akkurat som lys som reiser gjennom ekspanderende rom mister energi - en effekt kjent som rødforskyvning - mister materien også vekt når plassen utvides. Effekten er vanligvis så liten at den ikke kan sees. Men i ultradense materiale med veldig sterkt trykk inne, kjent som relativistisk materiale, blir effekten merkbar. Mørk energi er veldig relativistisk, og trykket virker motsatt til normal materie og lys - så gjenstander laget av den (som disse hypotetiske GEODE-ene) går opp i vekt over tid.
"Lys er liksom en merkelig ting. Det oppfører seg motsatt, på mange måter," sa Croker. "Folk forventet ikke at denne oppførselen også kunne vises på andre objekter. Men vi viste, ja, du kan se den i et annet objekt," nemlig i GEODEs.
GEODE ble først foreslått som en idé på 1960-tallet, men regnestykket som støttet dem, ble først utarbeidet nylig. Men det viser seg at disse rare objektene også kan gi en enkel forklaring på observerte store sorte hullssammenslåinger. I 2016 kunngjorde medlemmer av Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) -Virgo-samarbeidet at de hadde de første observasjonene av et svart hullssammenslåing, men de beregnede massene av de antatte sorte hullene var uventede - forskere regnet med at massene skulle være enten mye høyere eller lavere.
Men GEODE-er, i motsetning til tradisjonelle sorte hull, går opp i vekt over tid. Hvis to GEODE-er som hadde dannet seg i det yngre universet til slutt kolliderte, da de kolliderte, ville de blitt større enn typiske sorte hull. På det tidspunktet ville GEODE-massene samsvare med massene som ble sett i kollisjonen observert av LIGO-Virgo. I stedet for å måtte tenke seg en meget spesifikk situasjon som førte til sammenslåingen, kunne GEODEer gi en enklere løsning for å forklare observasjonene.
Imidlertid er ikke alle forskere overbevist. Den nye beskrivelsen av disse objektene er "motsatt og vanskelig å fordøye," sa Vitor Cardoso, professor i fysikk ved Instituto Superior Técnico i Lisboa, Portugal, som ikke var involvert i studien, til Live Science i en e-post. Men, la han til, "Jeg liker ideen om å finne alternativer til sorte hull - det tvinger oss til å styrke svarthullsparadigmet. Noen ganger er det vanskelig å finne ting hvis vi ikke ser etter dem."
