Zamiast charakterystycznego “ćwierkania” towarzyszącego spiralnemu zbliżaniu się czarnych dziur do siebie, naukowcy zarejestrowali pojedynczy, ostry trzask. Ta anomalia skłoniła fizyków do poszukiwania niestandardowych wyjaśnień, które mogłyby rzucić nowe światło na naturę zaobserwowanego zjawiska.
Nietypowy sygnał grawitacyjny GW190521
Zdarzenie GW190521 od początku stanowiło zagadkę dla astrofizyków. Początkowe analizy sugerowały przypadkowe spotkanie dwóch czarnych dziur, które po zderzeniu utworzyły obiekt o masie 142 razy większej od Słońca. Problem polegał na tym, że sygnałowi brakowało kluczowej fazy spiralnego zbliżania, która zwykle towarzyszy takim kosmicznym kolizjom.
Czytaj także: Tunel czasoprzestrzenny w laboratorium brzmi jak wymysł? No to pierwsze kroki już za nami
Przy tak masywnych obiektach faza opadania ku sobie po spirali powinna być wyraźnie widoczna w danych z detektorów. Jej brak skłonił naukowców do rozważenia alternatywnych scenariuszy, w tym możliwości, że czarne dziury nie krążyły wokół siebie, lecz zostały gwałtownie wciągnięte we wspólną studnię grawitacyjną podczas przelotu.
Rewolucyjna hipoteza chińskich fizyków
Zespół kierowany przez Qi Laia z Uniwersytetu Chińskiej Akademii Nauk zaproponował śmiałe wyjaśnienie tej kosmicznej zagadki. Badacze sugerują, że zaobserwowany sygnał może być echem kolizji czarnych dziur z innego wszechświata, które dotarło do nas przez zapadający się tunel czasoprzestrzenny. Powiedzieć, że brzmi to jak scenariusz rodem ze Star Treka, to jak nic nie powiedzieć.
Według tej koncepcji, fale grawitacyjne powstałe w wyniku połączenia się czarnych dziur w odległym wszechświecie mogły przebyć drogę przez gardziel tunelu czasoprzestrzennego i zostać wykryte w naszym kosmosie jako krótki impuls. To wyjaśniałoby zarówno brak fazy charakterystycznego opadania po spirali, jak i niezwykle krótki czas trwania sygnału.
Tunele czasoprzestrzenne to hipotetyczne struktury przewidziane przez ogólną teorię względności Einsteina. Choć teoretycznie możliwe, ich istnienie wciąż czeka na eksperymentalne potwierdzenie.
Porównanie modeli teoretycznych
Najciekawsze w badaniach chińskiego zespołu jest to, że zarówno standardowy model łączenia się czarnych dziur, jak i hipoteza tunelu czasoprzestrzennego dają porównywalne wyniki w analizie danych. Model standardowy tylko nieznacznie lepiej pasuje do obserwowanego sygnału, ale różnica nie jest na tyle znacząca, aby całkowicie wykluczyć alternatywną interpretację.
Analizy wskazują, że współczynnik Bayesa minimalnie faworyzuje standardowy model, jednak margines jest zbyt mały, by odrzucić możliwość istnienia tunelu czasoprzestrzennego. To pozostawia pole do dalszych badań i spekulacji.
Mechanika tuneli czasoprzestrzennych
Teoretyczne modele tuneli czasoprzestrzennych zakładają istnienie egzotycznej materii o ujemnej gęstości energii, która mogłaby stabilizować takie struktury. Co ciekawe, nowsze badania sugerują, że mikroskopijne tunele mogą powstawać przy udziale zwykłej naładowanej materii fermionowej o małej masie, a efekty kwantowe takie jak efekt Casimira mogą dostarczać potrzebnej ujemnej energii.
Niezależnie od mechanizmu działania, gdyby tunele czasoprzestrzenne rzeczywiście istniały, mogłyby umożliwiać nie tylko podróże między odległymi regionami kosmosu, ale także przepływ fal grawitacyjnych między różnymi wszechświatami.
Perspektywy dla przyszłych badań
Gdyby hipoteza tunelu czasoprzestrzennego znalazła potwierdzenie, GW190521 i podobne zdarzenia mogłyby stać się fundamentem nowej dziedziny — astrofizyki międzywszechświatowej. Interesująco przedstawia się przypadek najmasywniejszego dotychczas zarejestrowanego połączenia czarnych dziur, GW231123, które wykazywało podobne cechy charakterystyczne co GW190521.
Wykrywanie tuneli czasoprzestrzennych za pomocą fal grawitacyjnych mogłoby radykalnie zmienić nasze rozumienie struktury kosmosu. Należy jednak podchodzić do tych spekulacji z ostrożnością — hipoteza wymaga egzotycznej fizyki i dalszych, bardziej szczegółowych badań.
Co dalej z tajemniczym sygnałem
Naukowcy podkreślają, że potrzebne są kolejne obserwacje podobnych zdarzeń, które mogłyby dostarczyć kluczowych dowodów. Każdy nowy sygnał o charakterystyce zbliżonej do GW190521 będzie kolejnym elementem układanki pomagającym rozwikłać naturę tych niezwykłych zjawisk.
Czytaj także: Tunele czasoprzestrzenne istnieją? Według naukowców są zaskakująco powszechne
Badania zespołu Qi Laia otwierają fascynujące możliwości dla współczesnej astrofizyki. Niezależnie od tego, która hipoteza okaże się prawdziwa, GW190521 już teraz zmusza nas do przemyślenia naszych dotychczasowych koncepcji dotyczących najgłębszych tajemnic wszechświata. To doskonały przykład tego, jak pojedyncze, niezwykłe obserwacje mogą prowadzić do rewizji fundamentalnych założeń naukowych.