Fale grawitacyjne odkryte przez detektory obserwatorium LIGO mogły powstać nie w trakcie łączenia się czarnych dziur, ale w wyniku „zawalenia się” tzw. Tuneli czasoprzestrzennych, mówią fizycy w artykule opublikowanym w czasopiśmie Physical Review D.
„Specjalne„ drżenie”, które pojawia się w ostatnich stadiach łączenia się czarnych dziur, stopniowo zanika, jeśli wytworzony przez nie obiekt ma horyzont zdarzeń. Gdyby jej nie było, jak w tunelach czasoprzestrzennych, to wibracje te nie znikają całkowicie - wywołują rodzaj echa, serię wybuchów, podobnie jak gdybyśmy krzyczeli do studni”- mówi Pablo Bueno (Pablo Bueno) z Katolickiego Uniwersytetu w Leuven (Belgia).
Detektor fal grawitacyjnych LIGO został zbudowany w 2002 roku według projektów i planów opracowanych przez Kipa Thorna, Rainera Weissa i Ronalda Drevera pod koniec lat 80. W pierwszym etapie prac, który trwał 8 lat, LIGO nie był w stanie wykryć oscylacji czasoprzestrzeni "Einsteina", po czym detektor został wyłączony, a kolejne 4 lata naukowcy poświęcili na aktualizację i zwiększenie czułości.
Wysiłki te opłaciły się - we wrześniu 2015 r., Niemal natychmiast po włączeniu zaktualizowanego LIGO, naukowcy odkryli wybuch fal grawitacyjnych generowanych przez połączenie czarnych dziur o łącznej masie 53 Słońca. W 2016 roku rosyjscy i zagraniczni uczestnicy projektu odkryli jeszcze dwa ślady łączenia się czarnych dziur, aw zeszłym roku - dwa inne podobne zdarzenia i wybuch, który narodził się z połączenia gwiazd neutronowych.
Niezwykle duża masa tych obiektów, a także niektóre z ich innych właściwości, sprawiły, że Bueno i jego koledzy zaczęli się zastanawiać, czy w rzeczywistości są to czarne dziury. Faktem jest, że teoria względności i jej rozszerzenia zakładają, że podobne fale grawitacyjne mogą powstać w wyniku zapadnięcia się lub połączenia innych egzotycznych obiektów, takich jak „tunele czasoprzestrzenne”.
Tak naukowcy nazywają rodzaj „tuneli” łączących dwa punkty położone w różnych rejonach czasu lub przestrzeni. Aby taki kanał w strukturze czasoprzestrzeni mógł zaistnieć, potrzebna jest jakaś egzotyczna forma materii, która miałaby ujemną gęstość energii lub obiekt podobny wielkością i masą do czarnej dziury.
Obiekty te, jak wyjaśniają Bueno i jego koledzy, będą miały jeden „plus” w porównaniu z czarnymi dziurami - nie będą miały horyzontu zdarzeń, którego istnienie jest nadal niezwykle trudne do wyjaśnienia w ramach fizyki kwantowej. Jej brak, jak od dawna zakładali fizycy, zmieni zachowanie fal grawitacyjnych generowanych przez „tunele czasoprzestrzenne”.
Autorzy artykułu odkryli te zmiany i próbowali je odnaleźć w danych zebranych przez LIGO, tworząc komputerowy model takiego tunelu przestrzennego. Jak pokazują te obliczenia, pierwotny wybuch fal grawitacyjnych generowanych przez czarną dziurę lub "tunel czasoprzestrzenny" faktycznie całkowicie się pokrywa, dlatego na tym etapie nie można ich od siebie odróżnić.
Film promocyjny:
Z drugiej strony podobne różnice pojawiają się na ostatnim etapie tego kosmicznego kataklizmu, który astronomowie nazywają „ringdown”. Zazwyczaj takie grawitacyjne „echo” szybko znika podczas obserwacji czarnych dziur, ponieważ jej horyzont zdarzeń pomaga jej szybko pozbyć się tych fluktuacji.
Nie dzieje się tak w przypadku „tuneli czasoprzestrzennych” - będą one nadal okresowo emitować wybuchy fal grawitacyjnych o ściśle określonym spektrum i sile. Takie echo, jak zauważają naukowcy, będzie trwało dziesiątki razy dłużej niż pierwotny wybuch oscylacji czasoprzestrzennych, ale jednocześnie będzie zauważalnie słabsze.
Jak dotąd Bueno przyznaje, że w danych z LIGO nie ma śladu takiego „echa grawitacyjnego”, ale planowana na ten rok aktualizacja detektora obserwatorium może umożliwić „zobaczenie” tych słabych, ale niezwykle ważnych sygnałów dla naukowców, które pomogą im pogodzić teorię. teoria względności i fizyka kwantowa.