De zwaartekrachtgolven die zijn ontdekt door de detectoren van het LIGO-observatorium zouden niet kunnen zijn ontstaan tijdens het samenvoegen van zwarte gaten, maar als gevolg van de "ineenstorting" van de zogenaamde wormgaten, tunnels in het weefsel van de ruimte-tijd, zeggen natuurkundigen in een artikel gepubliceerd in het tijdschrift Physical Review D.
“De speciale 'tremor' die optreedt in de laatste stadia van het samensmelten van zwarte gaten verdwijnt geleidelijk als het object dat erdoor wordt gegenereerd een waarnemingshorizon heeft. In het geval dat het niet bestaat, zoals in wormgaten, verdwijnen deze trillingen niet volledig - ze veroorzaken een soort echo, een reeks uitbarstingen, vergelijkbaar met hoe we in een put zouden schreeuwen ”, zegt Pablo Bueno (Pablo Bueno) van de Katholieke Universiteit Leuven (België).
De LIGO gravitatiegolfdetector is in 2002 gebouwd volgens ontwerpen en plannen die eind jaren tachtig zijn ontwikkeld door Kip Thorn, Rainer Weiss en Ronald Drever. In de eerste fase van zijn werk, dat 8 jaar duurde, was LIGO niet in staat "Einstein's" oscillaties van ruimte-tijd te detecteren, waarna de detector werd uitgeschakeld en de volgende 4 jaar besteedden wetenschappers aan het updaten en verhogen van de gevoeligheid.
Deze inspanningen wierpen hun vruchten af - in september 2015, vrijwel onmiddellijk na de opname van de bijgewerkte LIGO, ontdekten wetenschappers een uitbarsting van zwaartekrachtgolven die werden gegenereerd door het samenvoegen van zwarte gaten met een totale massa van 53 zonnen. In 2016 ontdekten Russische en buitenlandse deelnemers aan het project nog twee sporen van samensmeltende zwarte gaten, en vorig jaar - twee andere soortgelijke gebeurtenissen en een uitbarsting veroorzaakt door samensmeltende neutronensterren.
De ongewoon grote massa van deze objecten, evenals enkele van hun andere eigenschappen, deed Bueno en zijn collega's zich afvragen of het wel zwarte gaten waren. Het feit is dat de relativiteitstheorie en zijn uitbreidingen ervan uitgaan dat soortgelijke zwaartekrachtgolven kunnen ontstaan als gevolg van het instorten of samenvloeien van andere exotische objecten, zoals 'wormgaten'.
Dit is hoe wetenschappers een soort "tunnels" noemen die twee punten verbindt die zich in verschillende gebieden van ruimte of tijd bevinden. Om een dergelijk kanaal in de structuur van ruimte-tijd te laten bestaan, is er een exotische vorm van materie nodig, die een negatieve energiedichtheid zou hebben, of een object dat qua grootte en massa lijkt op een zwart gat.
Deze objecten zullen, zoals Bueno en zijn collega's uitleggen, één "plus" hebben in vergelijking met zwarte gaten - ze zullen geen waarnemingshorizon hebben, waarvan het bestaan nog steeds uiterst moeilijk te verklaren is in het kader van de kwantumfysica. De afwezigheid ervan, zoals natuurkundigen al lang hebben aangenomen, zal het gedrag van zwaartekrachtgolven die worden gegenereerd door "wormgaten" veranderen.
De auteurs van het artikel ontdekten deze veranderingen en probeerden ze te vinden in de gegevens die door LIGO werden verzameld door een computermodel van zo'n ruimtelijke tunnel te maken. Zoals uit deze berekeningen blijkt, valt de primaire uitbarsting van zwaartekrachtgolven die worden gegenereerd door een zwart gat of "wormgat" eigenlijk volledig samen, en daarom is het in dit stadium onmogelijk om ze van elkaar te onderscheiden.
Promotie video:
Aan de andere kant doen zich soortgelijke verschillen voor in de laatste fase van deze kosmische ramp, die astronomen 'ringdown' noemen. Meestal verdwijnt zo'n zwaartekracht "echo" snel bij het observeren van zwarte gaten vanwege het feit dat haar waarnemingshorizon haar helpt om deze fluctuaties snel kwijt te raken.
Dit gebeurt niet in het geval van "wormgaten" - ze zullen periodiek uitbarstingen van zwaartekrachtgolven blijven uitzenden met een strikt gedefinieerd spectrum en kracht. Zo'n echo zal, zoals wetenschappers opmerken, tientallen keren langer bestaan dan de primaire uitbarsting van ruimte-tijd-oscillaties, maar tegelijkertijd zal hij merkbaar zwakker van kracht zijn.
Tot dusverre, geeft Bueno toe, is er geen spoor van een dergelijke "zwaartekrachtecho" in de gegevens van LIGO, maar de detectorupdate van het observatorium, gepland voor dit jaar, zou het in staat kunnen stellen om deze zwakke maar uiterst belangrijke signalen voor wetenschappers te "zien" die hen zullen helpen de theorie te verzoenen. relativiteitstheorie en kwantumfysica.
