Nej, detta är inte ett svart hål utan en defekt i själva universums struktur.

 

Ett lag av teoretiska fysiker har upptäckt en udda struktur i rumtiden som för en utomstående observatör ser ut som ett svart hål men vid närmare granskning kan vara defekter i själva universums struktur.

Einsteins allmänna relativitetsteori förutsäger förekomsten av svarta hål som bildas när  stora stjärnor kollapsar. Men samma teori förutsäger även att dessas centra är singulariteter innebärande att de bör ha oändlig densitet. Eftersom vi vet att oändlig densitet  inte kan bildas i universum, ser vi detta som ett tecken på att Einsteins teori är ofullständig. Men ännu har ingen bättre teori än Einsteins teori om gravitation sett dagens ljus. Mycket ska stämma innan ett paradigmskifte kan accepteras.

Men flera nya sätt finns att se på verkligheten bla annat är en stark kandidat strängteorin. 

I strängteorin är alla partiklar i universum mikroskopiskt små vibrerande slingor av strängar. För att stödja strängteorin utifrån det stora utbudet av partiklar och krafter som vi observerar i universum kan dessa strängar inte bara vibrera i våra tre rumsliga dimensioner. Istället måste det även finnas extra rumsliga dimensioner som är hoprullade på sig själva till mångfalder så små att de undgår vardaglig uppmärksamhet och experiment.

Den exotiska strukturen i rumtiden gav ett team av forskare vid LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) i USA  de verktyg de behövde för att identifiera en ny klass av objekt, något som de kallar en topologisk soliton. I sin analys fann de att dessa topologiska solitoner är stabila defekter i själva rumtiden. 

Dessa objekt  består inte av materia eller  krafter för att existera - de är lika naturliga i rumtidens tyg som sprickor är i is. Forskarna studerade dessa solitoner genom att undersöka beteendet av hur  ljus som skulle passera nära dem visades. Eftersom de är föremål för extrem rumtid böjer de rum och tid runt dem vilket påverkar ljusets väg. För en avlägsen observatör skulle dessa solitoner se ut precis som vi förutspår att svarta hål ser ut. De skulle ha skuggor och ringar av ljus. Bilder härledda från Event Horizon Telescope av upptäckter gravitationsvågsignaturer skulle alla bete sig på samma sätt. 

Det är först om du kom nära dem som du skulle  förstå att det inte är ett svart hål. En av de viktigaste egenskaperna hos ett svart hål är dess händelsehorisont, en imaginär yta som om du skulle korsa den skulle göra dig oförmögen att fly därifrån. Topologiska solitoner är inte singulariteter, De har inte händelsehorisonter. Så du kan i princip komma intill  en soliton och röra den med handen förutsatt att du överlevde mötet. Dessa topologiska solitoner är dock hypotetiska objekt, baserade på vår förståelse om strängteorin. En teori vilket ännu inte har visat sig vara en accepterad uppdatering av vår förståelse av fysik. Dessa exotiska föremål fungerar dock som viktiga hypotetiska teststudier. Om forskarna kan upptäcka en viktig observationsskillnad mellan topologiska solitoner och  svarta hål, kan detta bana väg till att hitta ett sätt att testa om strängteorin stämmer.

För min del anser jag strängteorin en dag blir den gällande teorin inom fysik.

Bild från universetoday.com med texten översatt till svenska. Konstnärsvy av ett binärt svart hålsystem. Upphovsman: LIGO / Caltech / MIT / Sonoma State (Aurore Simonnet)

Tio nya gravitationsvågor hittade i en datainsamling från LIGO-Virgo

 

Under de senaste sju åren har forskare vid LIGO-Virgo Collaboration (LVC) upptäckt 90 gravitationsvågor. Större gravitationsvågor är rörelser i rymdtidens väv som släpps ut i alla riktningar efter katastrofala händelser som sammanslagning av svarta hål (BBH). I observationer från första halvan av den senaste experimentella undersökningen efter sådana i en undersökning som pågick under sex månader under 2019, rapporterades 44 större gravitationsvågor

 Men avvikande okända värden gömde sig  i datan. En internationell grupp astrofysiker utvidgade då sökningen  och undersökte datainsamlingen på nytt och fann då ytterligare 10 (med all säkerhet) sammanslagningar av svarta hål alla tio utanför detektionströskeln i LVC:s ursprungliga analys. Dessa sammanslagningar antyder existensen  av exotiska astrofysiska scenarier som för närvarande bara är möjliga att studera med hjälp av gravitationsvågastronomi.

"Med dessa hittade gravitationsvågor börjar vi nu observera det stora utbudet av svarta hål som slagits samman under de senaste miljarder åren", säger fysikern Seth Olsen, doktorand vid Princeton University vilket var den som ledde den nya analysen. Varje observation av fynd bidrar till vår förståelse av hur svarta hål bildas och utvecklas, säger han och öppnar möjligheten till att känna igen dem och effektiva sätt att urskilja signalerna från dessa från bruset därute i universum

Olsen har beskrivet hur det gick till då hans grupp hittade sammanslagningarna den 11 april under ett möte på APS April Meeting 2022. Kärnfysikmodeller tyder på att stjärnor med mindre än dubbelt så stor massa som vår sol blir neutronstjärnor snarare än svarta hål då deras bränsle tagit slut. Nästan alla observerade svarta hål har nämligen varit mer än fem gånger solens massa. Observationer av fusioner med låg massa kan bidra till att överbrygga klyftan mellan neutronstjärnor och de svarta hål med minst massa. För både de övre och nedre luckorna i vår kunskap om massa och sluet av stjärnor beroende av storlek hade ett litet antal svarta hål redan upptäckts men de nya rönen visar att den här typen av missad kunskap är vanligare än vi trodde, säger Olsen. 

Den felande länken i storleksförhållande mellan neutronstjärna och svart hål vid slutet av en stjärnas liv är nu på väg att bättre förstås (min anm.).

Bild vikipedia Skylokaliseringar av gravitationsvågssignaler som detekteras av LIGO-Virgo-nätverket.

Då gravitationsvågor uppstår när svarta hål smälter samman med en neutronstjärna

 

Den första direkta observationen av en gravitationsvåg gjordes den 14 september 2015 och tillkännagavs av LIGO- och Virgo - samarbeten den 11 februari 2016.

För första gången har forskare nu bekräftat upptäckten av en kollision mellan ett svart hål och en neutronstjärna. Inte bara en gång utan två sådana händelser inträffade med 10 dagars mellanrum i januari 2020. De extrema händelserna gjorde avtryck i rymden som gravitationsvågor som porlade fram minst 900 miljoner ljusår från oss och nådde jorden. Vågorna utlöstes troligast  av att en neutronstjärna svaldes hel av ett närliggande svart hål.

 

Gravitationsvågor är störningar i rumtidens (rymdens) krökning och skapas av massiva föremåls i rörelser. Under de nu mer än fem år som gått sedan den första gravitationsvågen upptäcktes och bekräftades, ett fynd som ledde till Nobelpriset i fysik 2017, har forskare identifierat mer än 50 gravitationsvågor som troligen kommer från sammanslagningar av svarta hål och neutronstjärnor. Både svarta hål och neutronstjärnor är rester av massiva stjärnor. Skillnaden är att svarta hål är massivare än neutronstjärnor.

I en relativt ny studie har forskare beskrivit upptäckten av gravitationsvågor från två sällsynta händelser var och en uppkommen av en kollision av ett svart hål och en neutronstjärna. Gravitationsvågorna upptäcktes av National Science Foundations (NSF) Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) i USA och Virgo-detektorn i Italien. KAGRA-detektorn i Japan som även denna är ansluten till LIGO-Virgo-nätverket sedan 2020  var inte online just då.

Den första sammanslagningen kallad GW200105 upptäcktes den 5 januari 2020 och involverade ett svart hål ungefär 9 gånger solens massa (eller 9 solmassor) och en neutronstjärna med en massa av1,9 solmassor.

Den andra sammanslagningen upptäcktes den 15 januari och involverade ett svart hål med en massa av 6-sol-massor och en 1,5-sol-massa stor neutronstjärna.

 Resultaten av upptäckten publicerades  den 29 juni 2021 i The Astrophysical Journal Letters. Sedan tidigare hade astronomer ägnat årtionden åt att leta efter neutronstjärnor som kretsar kring svarta hål i Vintergatan men hade inte hittat några. "Med denna nya upptäckt av neutronstjärna- svarta hålkollision utanför vår galax har vi hittat den saknade typen av binära objekt av detta slag. Vi kan nu börja förstå hur många av dessa system som finns, hur ofta sammanslagningar sker och varför vi ännu inte har sett exempel på några i Vintergatan, säger Astrid Lamberts, forskare vid Observatoire de la Côte d'Azur, i Nice, Frankrike. Man har misstänkt händelseförloppen från gravitationshändelser av detta slag men först nu kunnat bekräftat att man anat rätt (min anm.)

 

 Den andra händelsen, GW200115 upptäcktes av både LIGO och Virgo. GW200115 uppstod vid sammanslagningen av ett svart hål med en neutronstjärna som ägde rum ungefär 1 miljard ljusår från jorden. Med hjälp av information från instrumenten kunde forskare bättre begränsa den del av skyn där denna händelse inträffade. Det lokaliserade området är nästan 3000 gånger större än fullmånen sedd från jorden.

Bild Simulering av sammanslagning av svarta hål som utstrålar gravitationsvågor. Bild Vikipedia.