Ha belemerülne egy fekete lyukba (olyasmit mi nem ajánlunk), akkor valószínűleg egy szingularitást vagy egy végtelenül kicsi és sűrű pontot talál a közepén. Vagy ezt a fizikusok mindig is gondolták.
Most azonban egy tudóspár azt sugallja, hogy egyes fekete lyukak egyáltalán nem lehetnek fekete lyukak. Ehelyett furcsa tárgyak lehetnek, tele tele sötét energiával - a titokzatos erő, amelyet úgy gondoltak, hogy az univerzum határain állnak, és egyre növekvő ütemben növekszik.
"Ha azt gondoljuk, hogy a fekete lyukak valójában szingularitások nélküli tárgyak, akkor univerzumunk felgyorsult terjeszkedése Einstein általános relativitáselméletének természetes következménye" - mondta Kevin Croker, a manoai Hawaii Egyetem asztrofizikusa.
Croker és egy kolléga egy új tanulmányban írják le ezt az elképzelést, amelyet online augusztus 28-án tettek közzé az Astrophysical Journal-ban. Ha igazuk van, és a fekete lyuk közepén lévő szingularitás egy furcsa energiával helyettesíthető, amely mindent szétszerel, ez forradalmasíthatja a gondolkodásmódot ezekről a sűrű tárgyakról.
A duó nem jött ki, hogy felfedje a fekete lyuk belsejét. Croker és Joel Weiner, az ugyanazon egyetem matematikai emeritus professzora, Friedmann egyenleteit vizsgálta, amelyek Einstein általános relativitáselméletének elméletéből egyszerűsödtek. (A relativitás leírja, hogy a tömeg és az energia elveszíti a tér-időt.) A fizikusok Friedmann egyenleteit használják az univerzum tágulásának leírására, részben azért, mert a matematika egyszerűbb, mint Einstein relativitást leíró egyenleteinek testében. A csoport úgy találta, hogy a Friedmann-egyenletek helyes leírása érdekében az űr ultradendráló és izolált részeit, mint például a neutroncsillagokat és a fekete lyukakat, matematikai módon kell kezelni, mint az összes többi területet. Korábban a kozmológusok úgy gondolták, hogy ésszerű figyelmen kívül hagyni az ultrazárak és az izolált régiók belső részleteit, például egy fekete lyuk belsejét.
"Megmutattuk, hogy csak egy módon lehet helyesen alkalmazni" - mondta Croker a Live Science-nek. "És ha ezt egy módon teszi, ami a helyes módszer, akkor talál néhány érdekes dolgot."
Az új eredmények azt sugallják, hogy az univerzum felgyorsult expanziójához szükséges minden sötét energia megtalálható a fekete lyukak ezen alternatíváiban. A kutatók ezt a matematikában fedezték fel, miután javították a módszert Friedmann egyenleteinek kiírására. Az Astrophysical Journal-nak benyújtott és az arXiv preprint folyóiratba szeptember 7-én közzétett nyomonkövetési cikkben megmutatták, hogy a fekete lyukak ezen alternatívái, amelyeket a sötét energia általános tárgyai (GEODE) néven is ismertethetnek, segíthetnek a gravitációs különbségek magyarázatában. hullámmegfigyelések 2016-tól.
A Friedmann-egyenletekből származó matematikai adatok azt mutatták, hogy az idők során ezek az ultrahangos tárgyak egyszerűen az univerzum tágulásának köszönhetően növekednek, még akkor is, ha nincs közeli anyag fogyasztásra. Ugyanúgy, ahogy a kiterjedő térben áthaladó fény veszít energiát - ezt vöröseltolódásnak nevezik - az anyag is veszít súlyt, amikor a tér kibővül. A hatás általában olyan kicsi, hogy nem látható. Azonban nagyon erős belső nyomású ultrahangos anyagban, amelyet relativista anyagnak hívnak, a hatás észrevehetővé válik. A sötét energia nagyon relativista, és nyomása ellentétesen működik a normál anyaggal és a fénnyel - tehát az abból készült tárgyak (mint ezek a hipotetikus GEODE-k) egyre súlyosbodnak az idő múlásával.
"A fény egyfajta furcsa dolog. Számos szempontból ellentétesen viselkedik" - mondta Croker. "Az emberek nem számítottak arra, hogy ez a viselkedés más tárgyakon is megjelenhet. De megmutattuk, igen, láthatjuk egy másik objektumban, nevezetesen a GEODE-kben.
A GEODE-ket először ötletként fogalmazták meg az 1960-as években, de az őket támogató matematika csak a közelmúltban alakult ki. De kiderül, hogy ezek a furcsa tárgyak egyszerű magyarázatot nyújthatnak a megfigyelt nagy fekete lyukú egyesülésekre is. 2016-ban a lézerinterferométer gravitációs hullámok megfigyelőközpontja (LIGO) -Virgo együttműködés tagjai bejelentették, hogy először megfigyelték a fekete lyuk egyesülését, de az állítólagos fekete lyukak kiszámított tömege váratlan volt - a tudósok a tömegek várhatóan akár sokkal magasabb vagy alacsonyabb.
De a GEODE-k, a hagyományos fekete lyukaktól eltérően, idővel súlyt szereznek. Ha két GEODE, amelyek a fiatalabb világegyetemben kialakultak, végül összeesnek, addig az összecsapásig nagyobbak lettek volna, mint a tipikus fekete lyukak. Ezen a ponton a GEODE-k tömege megegyezik a LIGO-Virgo által megfigyelt ütközések tömegével. Ahelyett, hogy el kellene gondolnunk egy nagyon specifikus helyzetet, amely az összefonódáshoz vezetett, a GEODE-k egyszerűbb megoldást kínálhatnak az észrevételek magyarázatára.
De nem minden tudós van meggyőződve arról. Ezeknek az objektumoknak az új leírása "ellentétes és nehéz megemészteni" - mondta Vitor Cardoso, a portugáliai lisszaboni Instituto Superior Técnico fizika professzora, aki nem vett részt a tanulmányban. De hozzátette: "Szeretem a fekete lyukak alternatíváinak megtalálásának gondolatát - arra kényszerít bennünket, hogy erősítsük a fekete lyuk paradigmáját. Néha nehéz megtalálni a dolgokat, ha nem keresek őket."
