När två neutronstjärnor smalade ihop långt borta i rymden skapade de en kraftfull skakning i universum - gravitationsvågor som forskare upptäckte på jorden 2017. Nu, genom att siktas genom dessa gravitationsvåginspelningar, tror ett par fysiker att de har hittat bevis på ett svart hål som skulle bryta mot den snygga modellen som dras från Albert Einsteins teori om allmän relativitet.
I allmänhetens relativitet är svarta hål enkla föremål: oändligt komprimerade singulariteter, eller materiapunkter, omgiven av mjuka händelsehorisonter genom vilka inget ljus, energi eller materia kan undkomma. Fram till nu har alla data som vi har samlat in från svarta hål stöttat denna modell.
Men på 1970-talet skrev Stephen Hawking en serie tidningar som antydde att gränserna för svarta hål inte är så jämna. I stället oskärpa de tack vare en serie effekter kopplade till kvantmekanik som gör att "Hawking-strålning" kan fly. Under åren sedan har ett antal alternativa svarthålsmodeller dykt upp, där de mjuka, perfekta evenemangshorisonterna skulle ersättas med snyggare, mer rörliga membran. På senare tid har fysiker förutspått att denna fuzz skulle vara särskilt intensiv kring nybildade svarta hål - tillräckligt stora för att återspegla gravitationsvågor, vilket ger ett eko i signalen från ett svart hålformation. Nu efter neutronstjärnkollisionen tror två fysiker att de har hittat den typen av eko. De hävdar att ett svart hål som bildades när neutronstjärnorna slogs samman ringer som en ekande klocka och knastar fysik i svart hål.
Om ekotet är verkligt, måste det komma från ett kvantsvart hål, sa studiens medförfattare Niayesh Afshordi, en fysiker vid University of Waterloo i Kanada.
"I Einsteins relativitetsteori kan materien kretsa runt svarta hål på stora avstånd men borde falla in i det svarta hålet nära händelseshorisonten," sa Afshordi till Live Science.
Så, nära det svarta hålet, bör det inte finnas något löst material för att eko gravitationsvågor. Även svarta hål som omger sig med materialskivor bör ha en tom zon runt deras händelsevisont, sade han.
"Den tidsfördröjning vi förväntar oss (och observerar) för våra ekon ... kan bara förklaras om någon kvantstruktur sitter precis utanför deras händelsevisont," sade Afshordi.
Det är ett avbrott från vanligtvis omskakliga förutsägelser om allmän relativitet.
Som sagt, data från befintliga gravitationsvågsdetektorer är bullriga, svåra att korrekt tolka och benägna att falska positiver. En gravitationsvåg som återspeglar någon kvantfuzz runt ett svart hål skulle vara en helt ny typ av upptäckt. Men Afshordi sade att denna fuzz i den omedelbara efterdyningarna av sammanslagningen borde ha varit tillräckligt intensiv för att reflektera gravitationsvågor så skarpt att befintliga detektorer kunde se den.
Joey Neilsen, en astrofysiker vid Villanova University i Pennsylvania som inte var inblandad i denna artikel, sa att resultatet är tvingande - särskilt för att ekonet dykte upp i mer än en gravitationsvågdetektor.
"Det är mer övertygande än att kamma igenom data som letar efter en specifik typ av signal och säger, 'aha!' när du hittar det, "sa Neilsen till Live Science.
Ändå, sade han, skulle han behöva se mer information innan han var helt övertygad om att ekon var verkliga. Artikeln redogör inte för andra gravitationsvågdetekteringar som samlats in inom cirka 30 sekunder efter de rapporterade ekon, sa Neilsen.
"Eftersom betydelseberäkningar är så känsliga för hur du väljer och väljer dina data, skulle jag vilja förstå alla dessa funktioner mer fullständigt innan jag drar några fasta slutsatser," sade han.
Maximiliano Isi, en astrofysiker vid MIT, var skeptisk.
"Det är inte det första påståendet av denna natur som kommer från denna grupp," sa han till Live Science.
"Tyvärr har andra grupper inte kunnat reproducera sina resultat och inte på grund av bristande försök."
Isi pekade på en serie papper som inte lyckades hitta ekon i samma data, varav en, publicerad i juni, beskrev han som en "en mer sofistikerad, statistiskt robust analys."
Afshordi sade att den här nya uppsatsen av hans har fördelen att vara mycket känsligare än tidigare arbete, med mer robusta modeller för att upptäcka svagare ekon. Han lägger till, "fyndet att vi rapporterade ... är den mest statistiskt signifikanta av dussin sökningar, eftersom det hade den falska larmchansen på ungefär 2 av 100 000. "
Även om ekot är verkligt, vet forskare fortfarande inte exakt vilken typ av exotiska astrofysiska objekt som producerade fenomenet, tillade Neilsen.
"Det som är så intressant med det här fallet är att vi inte har någon aning om vad som fanns kvar efter den ursprungliga sammanslagningen: Bildades ett svart hål direkt, eller fanns det något exotiskt, kortlivat mellanobjekt?" Neilsen sa. "Resultaten här är lättast att förstå om resterna är en hypermassiv som kollapsar inom en sekund eller så, men ekot som presenteras här är inte övertygande för mig att det scenariot är vad som faktiskt hände."
Det är möjligt att det finns ekon i uppgifterna, sade Isi, vilket skulle vara enormt betydande. Han är bara inte övertygad än.
Oavsett hur all data skakar ut, sa Neilson, är det tydligt att resultatet här pekar på något som är värt att utforska vidare.
