Αν βρεθήκατε σε μια μαύρη τρύπα (κάτι που δεν θα συνιστούσαμε), θα βρείτε πιθανότατα ένα μοναδικότητα ή ένα απείρως μικρό και πυκνό σημείο στο κέντρο ή αυτό είναι που οι φυσικοί πάντα πίστευαν.
Αλλά τώρα ένα ζευγάρι επιστημόνων προτείνει ότι ορισμένες μαύρες τρύπες μπορεί να μην είναι μαύρες τρύπες καθόλου. Αντίθετα, μπορεί να είναι περίεργα αντικείμενα γεμάτα σκούρα ενέργεια - η μυστηριώδης δύναμη που πιστεύεται ότι πιέζει στα όρια του σύμπαντος, προκαλώντας την επέκταση με έναν συνεχώς αυξανόμενο ρυθμό.
"Αν πιστεύαμε ότι οι μαύρες τρύπες είναι αντικείμενα χωρίς μοναδικότητα, τότε η επιταχυνόμενη επέκταση του σύμπαντός μας είναι φυσική συνέπεια της θεωρίας γενικής σχετικότητας του Αϊνστάιν", δήλωσε ο Kevin Croker, αστροφυσικός στο Πανεπιστήμιο της Χαβάης στο Mānoa.
Ο Croker και ένας συνάδελφος περιγράφουν αυτή την ιδέα σε μια νέα μελέτη, που δημοσιεύτηκε στις 28 Αυγούστου στο περιοδικό Astrophysical Journal. Αν έχουν δίκιο και η ιδιαιτερότητα στην καρδιά μιας μαύρης τρύπας μπορεί να αντικατασταθεί από μια παράξενη ενέργεια που ξεδιπλώνει τα πάντα, αυτό μπορεί να φέρει επανάσταση στον τρόπο που σκεφτόμαστε αυτά τα πυκνά αντικείμενα.
Το δίδυμο δεν ήταν έξω για να αποκαλύψει τι είναι μέσα σε μια μαύρη τρύπα. Ο Croker και ο Joel Weiner, επίμονος καθηγητής των μαθηματικών στο ίδιο πανεπιστήμιο, εξέταζαν τις εξισώσεις του Friedmann, οι οποίες απλοποιούνται από τη θεωρία γενικής σχετικότητας του Αϊνστάιν. (Η σχετικότητα περιγράφει πώς η μάζα και η ενέργεια στηρίζουν το διάστημα-χρόνο.) Οι φυσικοί χρησιμοποιούν τις εξισώσεις του Friedmann για να περιγράψουν την επέκταση του σύμπαντος, εν μέρει επειδή το μάθημα είναι απλούστερο από το σώμα των εξισώσεων του Αϊνστάιν που περιγράφει τη σχετικότητα. Η ομάδα διαπίστωσε ότι, για να καταγράψουν σωστά τις εξισώσεις του Friedmann, οι υπερβολικές και απομονωμένες περιοχές του χώρου, όπως τα αστέρια νετρονίων και οι μαύρες τρύπες, έπρεπε να αντιμετωπίζονται με τον ίδιο μαθηματικό τρόπο όπως και όλες οι άλλες περιοχές. Προηγουμένως, οι κοσμολόγοι πίστευαν ότι ήταν λογικό να αγνοήσουμε τις εσωτερικές λεπτομέρειες των εξαιρετικά πυκνών και απομονωμένων περιοχών, όπως το εσωτερικό μιας μαύρης τρύπας.
"Έδειξα ότι υπάρχει μόνο ένας τρόπος για να σωστά", είπε ο Croker Live Science. "Και αν το κάνετε αυτό με έναν τρόπο, ο οποίος είναι ο σωστός τρόπος για να το κάνετε, θα βρείτε μερικά ενδιαφέροντα πράγματα."
Τα νέα αποτελέσματα δείχνουν ότι όλη η σκοτεινή ενέργεια που απαιτείται για την επιταχυνόμενη επέκταση του σύμπαντος θα μπορούσε να περιέχεται σε αυτές τις εναλλακτικές λύσεις προς τις μαύρες τρύπες. Οι ερευνητές το ανακάλυψαν στο μάθημα, αφού είχαν διορθώσει τον τρόπο να γράψουν τις εξισώσεις του Friedmann. Και σε ένα έγγραφο παρακολούθησης που υποβλήθηκε στο The Astrophysical Journal και δημοσιεύτηκε στις 7 Σεπτεμβρίου στο περιοδικό preprint arXiv, έδειξαν ότι αυτές οι εναλλακτικές λύσεις προς τις μαύρες τρύπες, που ονομάζονται Generic Objects of Dark Energy (GEODE), θα μπορούσαν επίσης να βοηθήσουν να εξηγήσουν τις ιδιαιτερότητες των βαρυτικών- παρατηρήσεις κύματος από το 2016.
Τα μαθηματικά από τις εξισώσεις του Friedmann έδειξαν ότι με την πάροδο του χρόνου, αυτά τα υπερβολικά αντικείμενα κερδίζουν βάρος απλά λόγω της επέκτασης του σύμπαντος, ακόμα και όταν δεν υπάρχει κοντινό υλικό για να καταναλώσουν. Ακριβώς όπως το φως που ταξιδεύει μέσα από τον εκτεινόμενο χώρο χάνει ενέργεια - ένα φαινόμενο γνωστό ως redshift - ύλη χάνει επίσης το βάρος καθώς το διάστημα επεκτείνεται. Το αποτέλεσμα είναι συνήθως τόσο μικρό που δεν μπορεί να δει. Αλλά σε εξαιρετικά πυκνό υλικό με πολύ ισχυρές πιέσεις στο εσωτερικό, γνωστό ως σχετικιστικό υλικό, το αποτέλεσμα γίνεται αισθητό. Η σκοτεινή ενέργεια είναι πολύ σχετικιστική και η πίεση της αντιδρά σε σχέση με την κανονική ύλη και το φως - έτσι τα αντικείμενα που κατασκευάζονται από αυτά (όπως και αυτά τα υποθετικά GEODEs) αυξάνουν το βάρος τους με την πάροδο του χρόνου.
"Το φως είναι κάτι παράξενο, συμπεριφέρεται αντίθετα, από πολλές απόψεις," είπε ο Croker. "Οι άνθρωποι δεν περίμεναν ότι αυτή η συμπεριφορά θα μπορούσε να εκτίθεται και σε άλλα αντικείμενα. Αλλά δείξαμε, ναι, μπορείτε να το δείτε σε άλλο αντικείμενο", δηλαδή μέσα στο ΓΕΩΔΕ.
Οι ΓΕΩΔΕ προτάθηκαν αρχικά ως ιδέα στη δεκαετία του 1960, αλλά τα μαθηματικά που τους υποστήριζαν είχαν ξεκινήσει μόνο πρόσφατα. Αλλά αποδεικνύεται ότι αυτά τα περίεργα αντικείμενα θα μπορούσαν επίσης να παρέχουν μια απλή εξήγηση για τις παρατηρούμενες μεγάλες συγχωνεύσεις μαύρης τρύπας. Το 2016, τα μέλη της συνεργασίας Laser-Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) -Virgo ανακοίνωσαν ότι είχαν τις πρώτες παρατηρήσεις μιας συγχώνευσης μαύρης τρύπας, αλλά οι υπολογιζόμενες μάζες των υποτιθέμενων μαύρων τρυπών ήταν απροσδόκητες - οι επιστήμονες ανέμεναν ότι οι μάζες θα είναι είτε πολύ υψηλότερο ή χαμηλότερο.
Αλλά τα GEODE, σε αντίθεση με τις παραδοσιακές μαύρες τρύπες, αυξάνουν το βάρος τους με την πάροδο του χρόνου. Εάν δύο GEODE που είχαν σχηματιστεί στο νεότερο σύμπαν τελικά συγκρούονται, από τη στιγμή που θα συγκρούονται, θα είχαν μεγαλώσει μεγαλύτερες από τις τυπικές μαύρες τρύπες. Σε αυτό το σημείο, οι μάζες των GEODE θα αντιστοιχούσαν στις μάζες που παρατηρήθηκαν στη σύγκρουση που παρατηρήθηκε από τον LIGO-Virgo. Αντί να πρέπει να αντιληφθεί μια εξαιρετικά ειδική κατάσταση που οδήγησε στη συγχώνευση, τα GEODE θα μπορούσαν να παράσχουν μια απλούστερη λύση για να εξηγήσουν τις παρατηρήσεις.
Ωστόσο, δεν είναι πεπεισμένοι όλοι οι επιστήμονες. Η νέα περιγραφή αυτών των αντικειμένων είναι "αντίθετη και δύσκολη στην πέψη", δήλωσε ο Vitor Cardoso, καθηγητής φυσικής στο Instituto Superior Técnico της Λισαβόνας της Πορτογαλίας, ο οποίος δεν συμμετείχε στη μελέτη. Αλλά, πρόσθεσε, "Μου αρέσει η ιδέα να βρεθούν εναλλακτικές λύσεις στις μαύρες τρύπες - μας υποχρεώνει να ενισχύσουμε το παράδειγμα μαύρης τρύπας. Επίσης, μερικές φορές είναι δύσκολο να βρεις πράγματα αν δεν τα ψάχνουμε».
