GW190521. Kosmiczny fenomen bez precedensu
To konkretne zdarzenie odróżniało się od typowych połączeń czarnych dziur niemal wszystkim. Zamiast charakterystycznej fazy spiralowania, podczas której dwie czarne dziury powoli zbliżają się do siebie przez tysiące lat, GW190521 pojawił się nagle i zniknął równie szybko. Naukowcy przyznają, że taki sygnał nie przypomina niczego, co obserwowaliśmy wcześniej.
Szczególnie intrygującym aspektem zdarzenia GW190521 wykrytego przez kolaborację LIGO-Virgo jest to, że ma ono ekstremalnie krótki czas trwania i brakuje mu wyraźnie identyfikowalnej fazy spiralowania zwykle obserwowanej przy łączeniu się podwójnych czarnych dziur – wyjaśnia Qi Lai, Chińska Akademia Nauk
Czytaj też: Wendelstein 7-X z rekordem wszechczasów. Niemiecki stellarator kształtuje przyszłość energetyki
W ciągu ostatnich lat sieć detektorów LVK zarejestrowała około 300 połączeń czarnych dziur, lecz żadne nie było tak enigmatyczne jak GW190521. Można to porównać do nagłego, głośnego trzasku wśród delikatnych melodii kosmicznych zdarzeń. Dotychczasowa, najbardziej akceptowana interpretacja sugerowała, jakoby chodziło o przypadkowe spotkanie dwóch czarnych dziur, które wzajemnie się uwięziły i połączyły w procesie zwanym dynamicznym schwytaniem. Powstały w ten sposób obiekt miał masę 142 razy większą od Słońca, co plasowało go wśród najmasywniejszych wykrytych połączeń. Problem z tą teorią polega na braku jakichkolwiek śladów poprzedzających główny impuls. Przy tak masywnym zderzeniu faza spiralowania powinna być wyraźnie widoczna w danych. Tymczasem GW190521 pojawił się dosłownie znikąd, jakby ktoś na chwilę włączył kosmiczny przełącznik.
Alternatywna hipoteza. Kosmiczne echo przez tunel
Grupa chińskich naukowców pod kierunkiem Qi Lai zaproponowała wyjaśnienie, które brzmi jak scenariusz filmu science fiction. Ich zdaniem GW190521 może być pojedynczym, izolowanym echem fal grawitacyjnych pochodzącym z tunelu czasoprzestrzennego łączącego nasz wszechświat z innym.
Stawiamy hipotezę, że GW190521 może reprezentować pojedynczy, izolowany impuls echa fal grawitacyjnych z tunelu czasoprzestrzennego, który jest pozrane po połączeniu czarnych dziur w innym wszechświecie i połączony z naszym wszechświatem przez gardło – dodaje Lai
Według tej koncepcji, w równoległym wszechświecie doszło do standardowego połączenia dwóch czarnych dziur. Sygnał powstały po tym zdarzeniu przebył drogę przez tunel czasoprzestrzenny i dotarł do nas jako krótki impuls pozbawiony charakterystycznych cech spiralowania. Koncepcja tuneli czasoprzestrzennych, znanych też jako mosty Einsteina-Rosena, powstała w 1935 roku jako matematyczna konsekwencja ogólnej teorii względności. Te hipotetyczne struktury miałyby łączyć odległe punkty w przestrzeni lub nawet różne wszechświaty. Do tej pory tunele czasoprzestrzenne pozostawały w sferze czystej teorii. Większość fizyków uważa, iż nawet jeśli mogą istnieć, prawdopodobnie są niestabilne i natychmiast się zapadają. Wykrycie sygnału pochodzącego z takiej struktury byłoby przełomem porównywalnym z pierwszą detekcją fal grawitacyjnych.
Analiza danych i porównanie modeli
Chińscy badacze przeprowadzili szczegółową analizę porównawczą swojego modelu ze standardową interpretacją. Wyniki wskazują, że model tunelu czasoprzestrzennego daje stosunek sygnału do szumu porównywalny z konwencjonalnym modelem łączenia się czarnych dziur. Kluczowym narzędziem w ocenie był współczynnik Bayesa – statystyczna metoda porównywania prawdopodobieństwa różnych hipotez. Choć nieznacznie preferuje on standardowy model, różnica nie jest na tyle znacząca, aby całkowicie wykluczyć egzotyczną teorię echa z tunelu. Wzrost zainteresowania tego typu sygnałami nastąpił po odkryciu podobnego zdarzenia GW231123 z listopada 2023 roku. Ten najmasywniejszy dotychczas wykryty obiekt – 225 mas Słońca – również charakteryzował się krótkotrwałym, impulsowym charakterem bez wyraźnej fazy spiralowania.
Naukowcy podkreślają konieczność przeprowadzenia systematycznych testów porównawczych różnych modeli dla krótkotrwałych sygnałów fal grawitacyjnych. Tylko kompleksowa analiza wielu podobnych zdarzeń może ostatecznie rozstrzygnąć, czy mamy do czynienia z niezwykłymi połączeniami czarnych dziur, czy rzeczywiście z echami z innych wszechświatów. Gdyby hipoteza tuneli czasoprzestrzennych znalazła potwierdzenie, konsekwencje byłyby rewolucyjne. Fale grawitacyjne stałyby się nowym narzędziem do badania właściwości tych tajemniczych struktur i pierwszym empirycznym dowodem na istnienie multiwersum.
Czytaj też: Potężna dziura na Słońcu może nieźle namieszać. NOAA wydała ostrzeżenie dla Ziemi
Na razie jednak ta fascynująca hipoteza pozostaje w sferze naukowych spekulacji. Pomimo obiecujących wyników analiz, potrzeba znacznie więcej danych, lepszych detektorów i lat dalszych badań, zanim będziemy mogli z całą pewnością stwierdzić, czy usłyszeliśmy echo z innego wszechświata. Trzeba przyznać, że pomysł brzmi nieprawdopodobnie, lecz w nauce czasem najbardziej szalone teorie okazują się prawdą. Być może stoimy u progu odkrycia, które radykalnie zmieni nasze rozumienie rzeczywistości. Albo po prostu nauczy nas czegoś nowego o zachowaniu czarnych dziur w naszym własnym wszechświecie.