Quando due stelle di neutroni si sono schiantate insieme lontano nello spazio, hanno creato un potente scuotimento nell'universo - onde gravitazionali che gli scienziati hanno rilevato sulla Terra nel 2017. Ora, setacciando quelle registrazioni di onde gravitazionali, una coppia di fisici pensa di aver trovato prove di un buco nero che violerebbe il modello pulito tratto dalla teoria della relatività generale di Albert Einstein.
Nella relatività generale, i buchi neri sono oggetti semplici: singolarità o punti della materia infinitamente compressi, circondati da orizzonti di eventi fluidi attraverso i quali nessuna luce, energia o materia può sfuggire. Fino ad ora, ogni bit di dati che abbiamo raccolto dai buchi neri ha supportato questo modello.
Ma negli anni '70, Stephen Hawking scrisse una serie di articoli che suggerivano che i bordi dei buchi neri non erano così lisci. Al contrario, si confondono grazie a una serie di effetti collegati alla meccanica quantistica che consentono alla "radiazione di Hawking" di sfuggire. Negli anni successivi sono emersi numerosi modelli alternativi di buco nero, in cui quegli orizzonti di eventi lisci e perfetti sarebbero stati sostituiti da membrane più sottili e più fuzzi. Più recentemente, i fisici hanno predetto che questo fuzz sarebbe particolarmente intenso attorno ai buchi neri di nuova formazione - abbastanza sostanziale da riflettere le onde gravitazionali, producendo un'eco nel segnale della formazione di un buco nero. Ora, all'indomani della collisione della stella di neutroni, due fisici pensano di aver trovato quel tipo di eco. Sostengono che un buco nero che si è formato quando le stelle di neutroni si sono fuse squilla come una campana echeggiante e frantuma la semplice fisica del buco nero.
Se l'eco è reale, allora deve provenire dal fuzz di un buco nero quantico, ha detto il co-autore dello studio Niayesh Afshordi, un fisico dell'Università di Waterloo in Canada.
"Nella teoria della relatività di Einstein, la materia può orbitare attorno ai buchi neri a grandi distanze ma dovrebbe cadere nel buco nero vicino all'orizzonte degli eventi", ha detto Afshordi a Live Science.
Quindi, vicino al buco nero, non dovrebbe esserci materiale libero per echeggiare le onde gravitazionali. Anche i buchi neri che si circondano di dischi di materiale dovrebbero avere una zona vuota proprio attorno ai loro orizzonti di eventi, ha detto.
"Il ritardo che ci aspettiamo (e osserviamo) per i nostri echi ... può essere spiegato solo se una struttura quantistica si trova appena al di fuori dei loro orizzonti di eventi", ha detto Afshordi.
È una pausa dalle predizioni generalmente irremovibili della relatività generale.
Detto questo, i dati provenienti dai rilevatori di onde gravitazionali esistenti sono rumorosi, difficili da interpretare correttamente e inclini a falsi positivi. Un'onda gravitazionale che echeggia un po 'di fuzz quantico attorno a un buco nero sarebbe un tipo completamente nuovo di rilevamento. Afshordi ha affermato che nell'immediato seguito della fusione, quel fuzz avrebbe dovuto essere abbastanza intenso da riflettere le onde gravitazionali in modo così acuto che i rilevatori esistenti potevano vederlo.
Joey Neilsen, un astrofisico dell'Università di Villanova in Pennsylvania, che non era coinvolto in questo documento, ha affermato che il risultato è convincente, soprattutto perché gli echi sono emersi in più di un rivelatore di onde gravitazionali.
"Questo è più convincente che analizzare i dati alla ricerca di un tipo specifico di segnale e dire" aha! " quando lo trovi ", ha detto Neilsen a Live Science.
Tuttavia, ha detto, avrebbe bisogno di vedere più informazioni prima di essere assolutamente convinto che gli echi fossero reali. Il documento non tiene conto di altre rilevazioni di onde gravitazionali raccolte entro circa 30 secondi dagli echi riportati, Neilsen ha detto.
"Poiché i calcoli di significatività sono così sensibili al modo in cui scegli e scegli i tuoi dati, vorrei comprendere tutte queste funzionalità in modo più completo prima di trarre conclusioni definitive", ha affermato.
Maximiliano Isi, un astrofisico del MIT, era scettico.
"Non è la prima affermazione di questa natura proveniente da questo gruppo", ha detto a Live Science.
"Sfortunatamente, altri gruppi non sono stati in grado di riprodurre i loro risultati, e non per mancanza di tentativi."
Isi indicò una serie di articoli che non riuscivano a trovare echi negli stessi dati, uno dei quali, pubblicato a giugno, descrisse come "un'analisi più sofisticata, statisticamente solida".
Afshordi ha detto che questo suo nuovo documento ha il vantaggio di essere molto più sensibile rispetto al lavoro precedente, con modelli più robusti per rilevare echi più deboli., Aggiungendo, "il risultato che abbiamo riportato ... è il più statisticamente significativo tra le dozzine di ricerche, dato che aveva la possibilità di falsi allarmi di circa 2 su 100.000 ".
Anche se l'eco è reale, gli scienziati non sanno ancora esattamente quale tipo di oggetto astrofisico esotico abbia prodotto il fenomeno, ha aggiunto Neilsen.
"La cosa così interessante di questo caso è che non abbiamo idea di cosa sia rimasto dopo la fusione originale: si è subito formato un buco nero o c'è stato un oggetto intermedio esotico e di breve durata?" Disse Neilsen. "I risultati qui sono più facili da capire se il residuo è un ipermassiccio che collassa entro un secondo circa, ma l'eco presentata qui non mi convince che quello scenario è ciò che è realmente accaduto."
È possibile che ci siano echi nei dati, ha detto Isi, che sarebbe enormemente significativo. Non è ancora convinto.
Indipendentemente dal modo in cui tutti i dati vengono cancellati, Neilson ha detto, è chiaro che il risultato qui sta indicando qualcosa che vale la pena esplorare ulteriormente.
