Echo w sygnałach fal grawitacyjnych wskazuje, że horyzont zdarzeń czarnej dziury może być znacznie bardziej skomplikowany niż obecnie się uważa.
Badacze z University of Waterloo donoszą o pierwszym przypadku wykrycia potencjalnego echa w falach grawitacyjnych, spowodowanego mikroskopijnym „szumem” kwantowym, otaczającym nowo powstałe czarne dziury.
Fale grawitacyjne to zmarszczki czasoprzestrzeni emitowane przez zderzenia masywnych, kompaktowych obiektów kosmicznych, takich jak czarne dziury czy gwiazdy neutronowe.
Zgodnie z ogólną teorią względności Einseina, nic nie jest w stanie wydostać się spod wpływu grawitacji czarnej dziury jeżeli przekroczy punkt bez powrotu, tak zwany horyzont zdarzeń. Tak przynajmniej naukowcy uważali do czasu gdy Stephen Hawking wykorzystał mechanikę kwantową i przewidział, że cząstki kwantowe powoli wyciekają z czarnych dziur jako tak zwane promieniowanie Hawkinga.
Naukowcy nie byli w stanie eksperymentalnie określić czy jakakolwiek materia ucieka z czarnych dziur, a przynajmniej do ostatnich odkryć fal grawitacyjnych. Jeżeli kwantowy szum odpowiedzialny za promieniowanie Hawkinga faktycznie istnieje wokół czarnych dziur, fale grawitacyjne mogą się od niego odbijać, co może powodować powstawanie mniejszych sygnałów fal grawitacyjnych po głównym zderzeniu. W ten sposób przypominają one swego rodzaju echo.
Niayesh Afshordi, profesor fizyki i astronomii w Waterloo
Afshordi wraz z Jahedem Abedi z Instytutu Maxa Plancka w Niemczech, donosi o pierwszym prawdopodobnym odkryciu powtarzającego się echo, które może stanowić eksperymentalny dowód na to, że czarne dziury znacząco mogą się różnić od tego co przewiduje ogólna teoria względności Einsteina, a tym samym moga nie posiadać horyzontu zdarzeń.
Echo zaobserwowane przez zespół Afshordi i Abedi pasuje do symulowanych ech przewidywanych przez modele czarnych dziur uwzględniające efekty mechaniki kwantowej i promieniowania Hawkinga.
Nasze wyniki są wciąż prawdopodobne, ponieważ istnieje bardzo niewielka szansa na to, że to co widzimy jest w rzeczywistości losowym szumem w detektorze, ale prawdopodobieństwo tego jest tym mniejsze im więcej takich sygnałów dostrzeżemy. Teraz gdy naukowcy wiedzą już czego szukamy, może zacząć szukać kolejnych przykładów budujących argumenty za naszą teorią. Takie potwierdzenie byłoby pierwszym bezpośrednim dowodem kwantowej struktury czasoprzestrzeni.
prof. Afshordi
Artykuł naukowy pt. Echoes from the Abyss: A highly spinning black hole remnant for the binary neutron star merger GW170817 został opublikowany w periodyku Journal of Cosmology and Astroparticle Physics w listopadzie 2019 r.