Apabila dua bintang neutron membanting jauh di angkasa, mereka mencipta gegaran yang kuat di alam semesta - gelombang graviti yang dikesan oleh para saintis di Bumi pada tahun 2017. Sekarang, menyaring rakaman gelombang graviti itu, sepasang ahli fizik fikir mereka telah menemui bukti lubang hitam yang akan melanggar model kemas dari teori relativiti umum Albert Einstein.
Relativiti umum, lubang hitam adalah objek yang mudah: singulariti yang tidak dapat dikompresikan, atau titik perkara, dikelilingi oleh cakrawala acara yang lancar tanpa cahaya, tenaga atau perkara yang dapat melepaskan diri. Sehingga kini, setiap bit data yang kami telah diperoleh daripada lubang hitam telah menyokong model ini.
Tetapi pada tahun 1970-an, Stephen Hawking menulis satu siri kertas yang menunjukkan bahawa sempadan lubang hitam tidak begitu lancar. Sebaliknya, mereka kabur terima kasih kepada beberapa kesan yang dikaitkan dengan mekanik kuantum yang membolehkan "radiasi Hawking" melarikan diri. Sejak bertahun-tahun, beberapa model lubang hitam alternatif telah muncul, di mana cakrawala acara yang licin dan sempurna akan digantikan dengan flimsier, membran fuzzier. Baru-baru ini, ahli fizik telah meramalkan bahawa fuzz ini akan menjadi sangat sengit di sekitar lubang hitam yang baru dibentuk - cukup besar untuk mencerminkan gelombang graviti, menghasilkan gema dalam isyarat pembentukan lubang hitam. Kini, selepas perlanggaran bintang neutron, dua ahli fizik berpendapat bahawa mereka telah menemui jenis gema. Mereka berpendapat bahawa lubang hitam yang terbentuk apabila bintang-bintang neutron bergabung berdering seperti loceng bergema dan menghancurkan fizik lubang hitam yang mudah.
Sekiranya echo itu benar, maka ia mestilah dari lubang hitam kuantum, kata penulis bersama kajian Niayesh Afshordi, seorang ahli fizik di University of Waterloo di Kanada.
"Dalam teori relativiti Einstein, perkara boleh mengelilingi lubang hitam pada jarak yang jauh tetapi harus jatuh ke dalam lubang hitam dekat dengan kejadian," kata Afshordi kepada Live Science.
Jadi, dekat dengan lubang hitam, tidak boleh ada bahan longgar untuk gelombang gema graviti. Malah lubang hitam yang mengelilingi diri mereka dengan cakera bahan harus mempunyai zon kosong di sekeliling ruang acara mereka, katanya.
"Kelewatan masa yang kita harapkan (dan mematuhi) untuk gema kami ... hanya dapat dijelaskan jika beberapa struktur kuantum terletak di luar cakrawala acara mereka," kata Afshordi.
Itu rehat dari ramalan relativiti umum yang biasanya tidak tergoyahkan.
Yang mengatakan, data dari pengesan gelombang graviti yang sedia ada adalah bising, sukar untuk mentafsir dengan betul dan terdedah kepada positif palsu. Gelombang graviti yang mengulangi beberapa fuzz kuantum di sekitar lubang hitam akan menjadi satu pengesanan yang sama sekali baru. Tetapi Afshordi berkata bahawa selepas penggabungan itu, fuzz itu sepatutnya cukup sengit untuk mencerminkan gelombang graviti begitu tajam sehingga pengesan sedia ada dapat melihatnya.
Joey Neilsen, seorang ahli astrofizik di Villanova University di Pennsylvania yang tidak terlibat dalam makalah ini, berkata hasilnya menarik - terutamanya kerana gema-gema muncul dalam lebih daripada satu pengesan gelombang graviti.
"Itu lebih meyakinkan daripada menyisir data mencari isyarat tertentu dan berkata, 'aha!' apabila anda mendapatinya, "kata Neilsen kepada Sains Live.
Namun, katanya, dia perlu melihat lebih banyak maklumat sebelum dia benar-benar yakin bahawa gema itu benar. Kertas ini tidak mengambil kira pengesanan gelombang graviti lain yang dikumpulkan dalam kira-kira 30 saat gema yang dilaporkan, kata Neilsen.
"Oleh kerana pengiraan penting sangat sensitif terhadap bagaimana anda memilih dan memilih data anda, saya ingin memahami semua ciri-ciri tersebut dengan lebih lengkap sebelum saya menarik kesimpulan yang kukuh," katanya.
Maximiliano Isi, seorang ahli astrofizik di MIT, ragu-ragu.
"Ini bukan tuntutan pertama dari sifat ini yang datang dari kumpulan ini," katanya kepada Sains Live.
"Malangnya, kumpulan lain tidak dapat menghasilkan semula hasilnya, dan bukan kerana kurang mencuba."
Isi menunjuk kepada satu siri kertas yang gagal menemui gema dalam data yang sama, salah satunya yang diterbitkan pada bulan Jun, dia menggambarkan sebagai "analisis yang lebih canggih, statistik yang teguh."
Afshordi berkata bahawa kertas baru beliau mempunyai kelebihan yang jauh lebih sensitif daripada kerja terdahulu, dengan model yang lebih mantap untuk mengesan gema fainter, sambil menambah, "penemuan yang kami laporkan ... adalah yang paling penting secara statistik daripada pencarian sedozen, kerana ia mempunyai peluang penggera palsu kira-kira 2 daripada 100,000. "
Walaupun gema itu benar, saintis masih tidak tahu dengan tepat apa jenis objek astrofizik eksotik yang menghasilkan fenomena itu, tambah Neilsen.
"Apa yang sangat menarik mengenai kes ini ialah kita tidak tahu apa yang tersisa selepas penggabungan asal: Adakah bentuk lubang hitam segera, atau adakah ada objek perantaraan yang eksotik, pendek?" Kata Neilsen. "Keputusan di sini adalah yang paling mudah untuk difahami jika sisa adalah hipermasif yang runtuh dalam masa yang kedua atau lebih, tetapi gema yang dibentangkan di sini tidak meyakinkan saya bahawa senario itu sebenarnya yang berlaku."
Ada kemungkinan terdapat gema dalam data, kata Isi, yang akan menjadi sangat penting. Dia hanya tidak yakin lagi.
Tidak kira bagaimana semua data dicetuskan, Neilson berkata, jelas hasilnya di sini menunjuk pada sesuatu yang bernilai meneroka lebih jauh.
