Khi hai ngôi sao neutron đập vào nhau trong không gian, chúng tạo ra một sự rung chuyển mạnh mẽ trong vũ trụ - sóng hấp dẫn mà các nhà khoa học phát hiện trên Trái đất vào năm 2017. Bây giờ, sàng lọc qua các bản ghi sóng hấp dẫn đó, một cặp nhà vật lý nghĩ rằng họ đã tìm thấy bằng chứng về một lỗ đen sẽ vi phạm mô hình gọn gàng rút ra từ thuyết tương đối rộng của Albert Einstein.
Trong thuyết tương đối rộng, lỗ đen là những vật thể đơn giản: các điểm kỳ dị bị nén vô hạn, hoặc các điểm của vật chất, được bao quanh bởi các chân trời sự kiện trơn tru mà qua đó không có ánh sáng, năng lượng hay vật chất nào có thể thoát ra. Cho đến bây giờ, mọi bit dữ liệu chúng tôi thu được từ các lỗ đen đều hỗ trợ mô hình này.
Nhưng vào những năm 1970, Stephen Hawking đã viết một loạt các bài báo cho thấy đường viền của các lỗ đen không quá trơn tru. Thay vào đó, chúng mờ đi nhờ một loạt các hiệu ứng liên quan đến cơ học lượng tử cho phép "bức xạ Hawking" thoát ra. Trong những năm kể từ đó, một số mô hình lỗ đen thay thế đã xuất hiện, trong đó những chân trời sự kiện trơn tru, hoàn hảo sẽ được thay thế bằng màng mỏng hơn, mờ hơn. Gần đây, các nhà vật lý đã dự đoán rằng fuzz này sẽ đặc biệt dữ dội xung quanh các lỗ đen mới hình thành - đủ lớn để phản xạ sóng hấp dẫn, tạo ra tiếng vang trong tín hiệu của sự hình thành lỗ đen. Bây giờ, sau hậu quả của vụ va chạm sao neutron, hai nhà vật lý nghĩ rằng họ đã tìm thấy loại tiếng vang đó. Họ lập luận rằng một lỗ đen hình thành khi các sao neutron hợp nhất đang rung lên như một tiếng chuông vang vọng và phá vỡ vật lý lỗ đen đơn giản.
Nếu tiếng vang là có thật, thì đó phải là từ lỗ hổng của lỗ đen lượng tử, đồng tác giả nghiên cứu Niayesh Afshordi, nhà vật lý tại Đại học Waterloo, Canada cho biết.
"Trong thuyết tương đối của Einstein, vật chất có thể quay quanh các lỗ đen ở khoảng cách lớn nhưng sẽ rơi vào lỗ đen gần với chân trời sự kiện", Afshordi nói với Live Science.
Vì vậy, gần lỗ đen, không nên có bất kỳ vật liệu lỏng lẻo nào để dội lại sóng hấp dẫn. Ngay cả các lỗ đen bao quanh mình với các đĩa vật liệu cũng phải có một vùng trống ngay xung quanh chân trời sự kiện của chúng, ông nói.
"Sự chậm trễ về thời gian mà chúng tôi mong đợi (và quan sát) đối với tiếng vang của chúng tôi chỉ có thể được giải thích nếu một số cấu trúc lượng tử nằm ngay bên ngoài chân trời sự kiện của chúng," Afshordi nói.
Đó là một sự phá vỡ từ những dự đoán thường không thể lay chuyển về thuyết tương đối rộng.
Điều đó nói rằng, dữ liệu từ các máy dò sóng hấp dẫn hiện tại là ồn ào, khó diễn giải đúng và dễ bị sai. Một sóng hấp dẫn dội lại từ một số lượng tử xung quanh lỗ đen sẽ là một loại phát hiện hoàn toàn mới. Nhưng Afshordi nói rằng ngay sau khi sáp nhập, ngay lập tức, fuzz đó đã đủ mạnh để phản xạ sóng hấp dẫn mạnh đến mức các máy dò hiện tại có thể nhìn thấy nó.
Joey Neilsen, nhà vật lý thiên văn tại Đại học Villanova ở Pennsylvania, người không tham gia vào bài báo này, nói rằng kết quả này rất hấp dẫn - đặc biệt là vì tiếng vang phát ra trong hơn một máy dò sóng hấp dẫn.
"Điều đó thuyết phục hơn là kết hợp thông qua dữ liệu tìm kiếm một loại tín hiệu cụ thể và nói, 'aha!' khi bạn tìm thấy nó, "Neilsen nói với Live Science.
Tuy nhiên, anh nói, anh cần xem thêm thông tin trước khi anh hoàn toàn tin rằng tiếng vang là có thật. Bài báo không giải thích cho các phát hiện sóng hấp dẫn khác được tập hợp trong khoảng 30 giây sau tiếng vang được báo cáo, Neilsen nói.
"Bởi vì các tính toán quan trọng rất nhạy cảm với cách bạn chọn và chọn dữ liệu của mình, tôi sẽ muốn hiểu tất cả các tính năng đó đầy đủ hơn trước khi tôi đưa ra bất kỳ kết luận chắc chắn nào", ông nói.
Maximiliano Isi, nhà vật lý thiên văn tại MIT, đã hoài nghi.
"Đây không phải là tuyên bố đầu tiên về bản chất này đến từ nhóm này", ông nói với Live Science.
"Thật không may, các nhóm khác đã không thể tái tạo kết quả của họ, và không phải vì thiếu cố gắng."
Isi chỉ vào một loạt các bài báo không tìm thấy tiếng vang trong cùng một dữ liệu, một trong số đó, được xuất bản vào tháng 6, ông mô tả là "một phân tích mạnh mẽ hơn, thống kê mạnh mẽ hơn".
Afshordi nói rằng bài báo mới này của ông có ưu điểm là nhạy cảm hơn nhiều so với công việc trước đây, với các mô hình mạnh mẽ hơn để phát hiện tiếng vang mờ hơn. ", Phát hiện mà chúng tôi báo cáo là có ý nghĩa thống kê nhất trong số hàng chục tìm kiếm, vì nó có cơ hội báo động sai khoảng 2 trên 100.000. "
Ngay cả khi tiếng vang là có thật, các nhà khoa học vẫn không biết chính xác loại vật thể thiên văn kỳ lạ nào tạo ra hiện tượng này, Neilsen nói thêm.
"Điều thú vị về trường hợp này là chúng tôi không có ý tưởng gì còn lại sau khi sáp nhập ban đầu: Có phải một lỗ đen hình thành ngay lập tức, hoặc có một vật thể trung gian kỳ lạ, tồn tại trong thời gian ngắn?" Neilsen nói. "Các kết quả ở đây là dễ hiểu nhất nếu tàn dư là một siêu năng lực sụp đổ trong vòng một giây hoặc lâu hơn, nhưng tiếng vang được trình bày ở đây không thuyết phục tôi rằng kịch bản đó là những gì thực sự đã xảy ra."
Có thể có tiếng vang trong dữ liệu, Isi nói, sẽ rất có ý nghĩa. Anh ta chỉ chưa thuyết phục.
Bất kể làm thế nào tất cả các dữ liệu rung chuyển, Neilson nói, rõ ràng kết quả ở đây là chỉ vào một cái gì đó đáng để khám phá thêm.
