2つの中性子星が宇宙で遠くにぶつかったとき、彼らは宇宙で強力な揺れを生み出しました-科学者が2017年に地球上で検出した重力波。アルバートアインシュタインの一般相対性理論から引き出されたきちんとしたモデルに違反するブラックホール。
一般的な相対性理論では、ブラックホールは単純なオブジェクトです。無限に圧縮された特異点、つまり光、エネルギー、物質が漏れることのない滑らかな事象の地平線に囲まれた物質の点。これまで、ブラックホールから収集したあらゆるデータがこのモデルをサポートしてきました。
しかし1970年代に、スティーブンホーキングは一連の論文を書き、ブラックホールの境界はそれほど滑らかではないことを示唆しています。代わりに、「ホーキング放射」を逃がすことを可能にする量子力学にリンクされた一連の効果のおかげで、それらはぼやけます。それ以来、数々の代替ブラックホールモデルが登場し、滑らかで完璧なイベントの地平線は、より薄くてファジーな膜に置き換えられました。最近では、物理学者たちは、このファズは新しく形成されたブラックホールの周囲で特に強くなり、重力波を反射し、ブラックホールの形成の信号にエコーを生成するのに十分であると予測しています。現在、中性子星の衝突の余波で、2人の物理学者がそのタイプのエコーを見つけたと考えています。彼らは、中性子星が合体したときに形成されたブラックホールは、反響する鐘のように鳴り響き、単純なブラックホールの物理学を粉砕していると主張します。
エコーが本物である場合、それは量子ブラックホールのファズからのものであるに違いない、と研究共同執筆者であるカナダのウォータールー大学の物理学者、Niayesh Afshordiは言った。
「アインシュタインの相対性理論では、物質はブラックホールの周りを遠くに移動できるが、イベントの地平線近くのブラックホールに落ちるはずだ」とAfshordiはLive Scienceに語った。
したがって、ブラックホールの近くでは、重力波をエコーするための緩い材料はありません。物質の円盤で自分自身を囲んでいるブラックホールでさえ、彼らの出来事の地平線のすぐ近くに空のゾーンがなければならない、と彼は言った。
「エコーに私たちが期待する（そして観測する）時間遅延は、量子構造がイベントの範囲のすぐ外にある場合にのみ説明できます」とAfshordi氏は語った。
それは、一般相対性理論の通常揺るぎない予測からの脱却です。
とはいえ、既存の重力波検出器からのデータはノイズが多く、適切に解釈することが困難であり、誤検知の傾向があります。ブラックホールの周りの量子ファズから反響する重力波は、まったく新しい種類の検出です。しかし、Afshordiは、合併の直後には、ファズは重力波を非常に強く反射して既存の検出器がそれを見ることができるほど強かったはずだと述べた。
ペンシルベニア州のヴィラノバ大学の宇宙物理学者であるジョーイニールセンは、この論文に関与しなかったが、特にエコーが複数の重力波検出器で検出されたため、結果は説得力があると述べた。
「それは、特定の種類の信号を探してデータをくまなく調べて、「あはは！」と言うよりも説得力があります。見つけたら」とニールセン氏はLive Scienceに語った。
それでも、エコーが本物であると絶対に確信する前に、より多くの情報を見る必要があると彼は言った。同紙は、報告されたエコーから約30秒以内に収集された他の重力波の検出については考慮していないとニールセン氏は述べた。
「有意性の計算はデータの選択方法に非常に敏感であるため、確固たる結論を出す前に、これらの機能をすべて十分に理解したい」と述べた。
MITの天体物理学者Maximiliano Isiは懐疑的でした。
「それはこのグループから来るこの性質の最初の主張ではない」と彼はライブサイエンスに語った。
「残念ながら、他のグループは結果を再現することができず、試行錯誤もしなかった。」
イシ氏は、同じデータでエコーを見つけることができなかった一連の論文を指摘し、そのうちの1つは6月に発表され、「より洗練された統計的にロバストな分析」であると説明しました。
Afshordiは、彼のこの新しい論文には、以前の研究よりもはるかに敏感であり、かすかなエコーを検出するためのより堅牢なモデルがあるという利点があると述べ、「我々が報告した発見は、12の検索のうち最も統計的に有意である、 10万人中約2人の誤警報の可能性があったからです。」
エコーが本物であるとしても、科学者はまだどのようなエキゾチックな天体物理学の目的が現象を引き起こしたか正確に知りません、とニールセンは付け加えました。
「このケースで非常に興味深いのは、最初の合併後に何が残っているのかまったくわからないことです。ブラックホールがすぐに形成されたか、またはエキゾチックで短命な中間オブジェクトがあったのですか？」ニールセンは言った。 「ここでの結果は、レムナントが1秒程度で崩壊する超巨大であるかどうかを理解するのが最も簡単ですが、ここに表示されるエコーは、そのシナリオが実際に起こったことであると私に納得させません。」
Isi氏によると、データにエコーが存在する可能性があり、非常に重要です。彼はまだ確信していません。
ニールソン氏によると、すべてのデータがどのように変動するかに関係なく、ここでの結果は、さらに調査する価値があることを示していることは明らかです。
