Jos haluat sukeltaa mustaan aukkoon (jotain, jota emme suositteleisi), löydät todennäköisesti singulaarisuuden tai äärettömän pienen ja tiheän pisteen keskipisteestä. Tai mitä fyysikot ovat aina ajatelleet.
Mutta nyt pari tutkijaa ehdottaa, että jotkut mustat aukot eivät välttämättä ole mustia aukkoja. Sen sijaan ne voivat olla omituisia esineitä, jotka ovat täynnä tummaa energiaa - salaperäinen voima, jonka ajateltiin työntävän maailmankaikkeuden rajoihin, aiheuttaen sen laajenemisen yhä kasvavalla nopeudella.
"Jos se, minkä ajattelimme mustiksi reikiksi, ovat tosiasiallisesti esineitä, joilla ei ole yksilöllisyyttä, maailmankaikkeuden kiihtynyt laajentuminen on luonnollinen seuraus Einsteinin teoreettisesta suhteellisuusteoriasta", kertoi Kevin Croker, astrofysiikka Havaijin yliopistosta Mānoassa.
Croker ja kollega kuvaavat tätä ajatusta uudessa tutkimuksessa, joka julkaistiin verkossa 28. elokuuta Astrophysical Journal -lehdessä. Jos he ovat oikeassa, ja mustan aukon ytimessä oleva ainutlaatuisuus voidaan korvata omituisella energialla, joka palaa kaikki toisistaan, se saattaa mullistaa tavan, jolla ajattelemme näitä tiheitä esineitä.
Duo ei ollut poissa paljastamaan, mitä mustan aukon sisällä on. Croker ja Joel Weiner, saman yliopiston matematiikan emeritusprofessori, tarkastelivat Friedmannin yhtälöitä, jotka on yksinkertaistettu Einsteinin teoriasta suhteellisuudesta. (Suhteellisuussuhde kuvaa kuinka massa ja energia vääristyvät avaruus-aikaan.) Fyysikot käyttävät Friedmannin yhtälöitä kuvaamaan maailmankaikkeuden laajenemista osittain siksi, että matematiikka on yksinkertaisempaa kuin Einsteinin relatiivisuutta kuvaavissa yhtälöissä. Ryhmä havaitsi, että Friedmannin yhtälöiden asianmukaisen kirjoittamisen kannalta avaruuden erittäin tiheitä ja eristettyjä alueita, kuten neutronitähtiä ja mustia aukkoja, oli käsiteltävä samalla matemaattisella tavalla kuin kaikkia muita alueita. Aikaisemmin kosmologit uskoivat olevan kohtuullista jättää huomioimatta erittäin tiheiden ja eristyneiden alueiden sisäiset yksityiskohdat, kuten mustan aukon sisäpuolen.
"Osoimme, että vain yksi tapa saada oikein oikein", Croker kertoi Live Science: lle. "Ja jos teet sen yhdellä tavalla, mikä on oikea tapa tehdä se, löydät mielenkiintoisia asioita."
Uudet tulokset viittaavat siihen, että kaikki maailmankaikkeuden nopeutuneen laajenemisen edellyttämä pimeä energia voitaisiin sisällyttää näihin mustien reikien vaihtoehtoihin. Tutkijat löysivät tämän matematiikasta sen jälkeen kun he olivat oikaisseet tavan kirjoittaa Friedmannin yhtälöt. Ja The Astrophysical Journal -lehdessä toimitetussa seuranta-asiakirjassa, joka lähetettiin 7. syyskuuta esipainatuspäiväkirjaan arXiv, he osoittivat, että nämä mustien reikien vaihtoehdot, nimeltään Pimeän energian yleisiä esineitä (GEODEs), voisivat myös auttaa selittämään gravitaation erot aaltohavainnot vuodelta 2016.
Friedmannin yhtälöiden mukainen matematiikka osoitti, että ajan myötä nämä erittäin tiiviit esineet lisäävät painoa yksinkertaisesti maailmankaikkeuden laajenemisesta johtuen, vaikka niillä ei olisi lähellä olevaa materiaalia kuluttamista varten. Aivan kuin laajentuvan avaruuden läpi kulkeva valo menettää energiaa - punasiirtona tunnettu vaikutus -, aine myös menettää painoa tilan laajentuessa. Vaikutus on yleensä niin pieni, ettei sitä voida nähdä. Mutta erittäin tiheässä materiaalissa, jonka sisällä on erittäin voimakkaita paineita, tunnetaan relativistisena materiaalina, vaikutus tulee näkyväksi. Tumma energia on hyvin relativistinen ja sen paine vaikuttaa vastakkaisesti normaaliin aineeseen ja valoon - joten siitä tehdyt esineet (kuten nämä hypoteettiset GEODIT) painostavat ajan myötä.
"Valo on eräänlainen outo asia. Se käyttäytyy monin tavoin vasta-positiivisesti", Croker sanoi. "Ihmiset eivät odottaneet, että tällaista käyttäytymistä voitaisiin näyttää myös muissa kohteissa. Mutta osoitimme kyllä, voit nähdä sen toisessa esineessä", nimittäin GEODE: ien sisällä.
GEODE-ideoita ehdotettiin ensin ideana 1960-luvulla, mutta niitä tukeva matematiikka valmistettiin vasta äskettäin. Mutta osoittautuu, että nämä omituiset esineet voisivat myös tarjota yksinkertaisen selityksen havaituille suurille mustan aukon sulautumille. Vuonna 2016 Laserinterferometrin gravitaatioaalto-observatorion (LIGO) ja Virgo-yhteistyön jäsenet ilmoittivat tekevänsä ensimmäiset havainnot mustan aukon sulautumisesta, mutta oletettujen mustien reikien lasketut massat olivat odottamattomat - tutkijat odottivat massien olevan joko paljon korkeampi tai alempi.
Mutta geodeet, toisin kuin perinteiset mustat aukot, lisäävät painoa ajan myötä. Jos kaksi nuoremmassa maailmankaikkeudessa muodostuneita GEODEjä lopulta törmäsivät, niin törmäykseen mennessä ne olisivat kasvaneet tyypillisistä mustista reikistä suuremmiksi. Siihen mennessä GEODE: n massat vastaisivat LIGO-Neitsyn havaitsemassa törmäyksessä näkemiä massoja. Sen sijaan, että tarvitsisi ajatella erittäin erityistä tilannetta, joka johti sulautumiseen, GEODE: t voisivat tarjota yksinkertaisemman ratkaisun havaintojen selittämiseen.
Kaikki tutkijat eivät kuitenkaan ole vakuuttuneita. Näiden esineiden uusi kuvaus on "vastaintuitiivinen ja vaikeasti sulavaa", Lissabonissa, Portugalissa sijaitsevan Instituto Superior Técnicon fysiikan professori Vitor Cardoso, joka ei ollut mukana tutkimuksessa, kertoi Live Sciencelle sähköpostitse. Mutta hän lisäsi: "Pidän ajatuksesta löytää vaihtoehtoja mustille reikille - se pakottaa meidät vahvistamaan mustan aukon paradigmaa. Lisäksi joskus on vaikea löytää asioita, jos emme etsi niitä."
