Dacă ar fi să vă aruncați într-o gaură neagră (ceva pe care nu l-am recomanda), probabil că ați găsi în centru o singularitate sau un punct infinit de mic și dens. Sau la asta s-au gândit fizicienii întotdeauna.
Dar acum o pereche de oameni de știință sugerează că unele găuri negre ar putea să nu fie deloc gauri negre. În schimb, pot fi obiecte ciudate, pline de energie întunecată - forța misterioasă care se gândește să împingă la limitele universului, determinând să se extindă într-un ritm din ce în ce mai mare.
„Dacă ceea ce credeam că sunt găuri negre sunt de fapt obiecte fără singularități, atunci expansiunea accelerată a universului nostru este o consecință naturală a teoriei relativității generale a lui Einstein”, a spus Kevin Croker, astrofizician la Universitatea din Hawaii din Mānoa.
Croker și un coleg descriu această idee într-un nou studiu, publicat online pe 28 august în Astrophysical Journal. Dacă au dreptate, iar singularitatea din inima unei găuri negre ar putea fi înlocuită cu o energie ciudată care aruncă totul deoparte, care poate revoluționa modul în care gândim despre aceste obiecte dense.
Duo-ul nu a fost afară pentru a descoperi ce se află în interiorul unei găuri negre. Croker și Joel Weiner, profesor emerit în matematică la aceeași universitate, se uitau la ecuațiile lui Friedmann, care sunt simplificate din teoria relativității generale a lui Einstein. (Relativitatea descrie modul în care masa și energia deformează spațiul-timp.) Fizicienii folosesc ecuațiile lui Friedmann pentru a descrie expansiunea universului, în parte pentru că matematica este mai simplă decât în corpul de ecuații ale lui Einstein care descrie relativitatea. Echipa a constatat că, pentru a scrie corect ecuațiile lui Friedmann, regiunile ultradense și izolate ale spațiului, precum stelele cu neutroni și găurile negre, trebuiau tratate în același mod matematic ca toate celelalte zone. Anterior, cosmologii credeau că este rezonabil să ignore detaliile interne ale regiunilor ultradense și izolate, cum ar fi interiorul unei găuri negre.
"Am arătat că există o singură cale de a corecta", a spus Croker la Live Science. „Și dacă o faci într-un fel, care este modul corect de a o face, găsești câteva lucruri interesante.”
Noile rezultate sugerează că toată energia întunecată necesară expansiunii accelerate a universului ar putea fi conținută în aceste alternative la găurile negre. Cercetătorii au descoperit acest lucru în matematică, după ce au corectat modul de a scrie ecuațiile lui Friedmann. Și într-un document de urmărire trimis la The Astrophysical Journal și postat pe 7 septembrie pe jurnalul preprint arXiv, ei au arătat că aceste alternative la găurile negre, numite Obiecte generice ale energiei întunecate (GEODE), ar putea ajuta și la explicarea particularităților gravitaționale. observații valuri din 2016.
Matematica din ecuațiile lui Friedmann a arătat că, în timp, aceste obiecte ultradense câștigă în greutate pur și simplu datorită extinderii universului, chiar și atunci când nu există material în apropiere pentru a le consuma. La fel cum lumina care călătorește prin extinderea spațiului pierde energie - un efect cunoscut sub numele de redshift - materia pierde, de asemenea, greutate pe măsură ce spațiul se extinde. Efectul este de obicei atât de mic încât nu poate fi văzut. Dar în materialele ultradense cu presiuni foarte puternice în interior, cunoscute sub numele de material relativist, efectul devine vizibil. Energia întunecată este foarte relativistă, iar presiunea ei acționează opus materiei normale și luminii - astfel încât obiectele făcute din ea (ca aceste GEODE ipotetice) câștigă în timp.
"Lumina este un lucru ciudat. Se comportă contraintuitiv, în multe feluri", a spus Croker. "Oamenii nu se așteptau ca acest comportament să poată fi expus și în alte obiecte. Dar am arătat, da, îl puteți vedea în alt obiect", și anume în GEODE.
GEODE au fost propuse pentru prima dată ca idee în anii 1960, dar matematica care le susținea a fost elaborată recent. Dar se dovedește că aceste obiecte ciudate ar putea oferi, de asemenea, o explicație simplă pentru fuziunile mari observate ale găurilor negre. În 2016, membrii colaborării Observatori Gravitational-Wave cu Laser Interferometru (LIGO) -Virgo au anunțat că au avut primele observații despre o fuziune a găurilor negre, dar masele calculate ale presupusei găuri negre au fost neașteptate - oamenii de știință se așteptau ca masele să fie fie mult mai mare, fie mai mic.
Dar GEODE, spre deosebire de găurile negre tradiționale, câștigă în greutate în timp. Dacă în cele din urmă s-au ciocnit două GEODE care s-au format în universul mai tânăr, s-ar fi înmulțit mai mult decât găurile negre tipice. În acel moment, masele GEODE s-ar potrivi cu masele văzute în coliziunea observată de LIGO-Fecioară. În loc să trebuiască să conceapă o situație extrem de specifică care a dus la fuziune, GEODE ar putea oferi o soluție mai simplă pentru a explica observațiile.
Cu toate acestea, nu toți oamenii de știință sunt convinși. Noua descriere a acestor obiecte este „contraintuitivă și greu de digerat”, a spus Vitor Cardoso, profesor de fizică la Instituto Superior Técnico din Lisabona, Portugalia, care nu a fost implicat în studiu, a spus Live Science într-un e-mail. Dar, a adăugat el, „îmi place ideea de a găsi alternative la găurile negre - ne obligă să consolidăm paradigma găurilor negre. De asemenea, uneori este greu să găsim lucruri dacă nu le căutăm”.
