Krótkie echo z równoległego Wszechświata zszokowało astronomów

Detektory LIGO i Virgo w lutym 2019 roku zarejestrowały sygnał GW190521 trwający zaledwie jedną-dziesiątą sekundy, ale to małe wydarzenie wstrząsnęło światem nauki. Nie zachował się typowy „ślad” poprzedzający połączenie czarnych dziur, ani osobna końcowa faza ring-down (czyli faza wygaszania drgań czarnej dziury tuż po jej powstaniu w wyniku zderzenia). Zamiast tego otrzymaliśmy pojedynczy, silny impuls, który trudno wytłumaczyć konwencjonalnymi modelami zderzeń astrophizycznych. 

Choć LIGO i Virgo uznały to za łączenie się dwóch niezwykle masywnych czarnych dziur o łącznej masie ponad sto razy większej od Słońca, anomalia braku faz skłoniła część badaczy do rozważenia radykalniejszej hipotezy.

Zespół z Uniwersytetu Chińskiej Akademii Nauk przedstawił teorię, że sygnał może być echem katastrofy z innego wszechświata, przenikającym do naszego poprzez tunel czasoprzestrzenny. W tym modelu czarne dziury w odległej rzeczywistości nie tworzą nowej czarnej dziury, lecz otwierają wewnętrzny most międzyświatowy. Wibracje gardła takiego mostu wywołują fale grawitacyjne, które mogą „wyciekać” do przyległego wszechświata jako pojedynczy impuls. Statystyczna analiza porównawcza wykazała, że egzotyczny model brzmi nie gorzej niż wyjaśnienie standardowe, a różnica pewności wynosiła zaledwie kilka procent.

Historia detekcji fal grawitacyjnych rozpoczęła się w 2015 roku, a od tamtej pory zarejestrowano kilkadziesiąt sygnałów, w większości przypisanych zderzeniom czarnych dziur lub gwiazd neutronowych. W maju 2020 ogłoszono wykrycie fal pochodzących od masywnych czarnych dziur, przekraczających masę stulecia słonecznego, co już wtedy burzyło dotychczasowe modele ewolucji gwiazd. GW190521 pojawił się jako jeszcze bardziej niepokojąca zagadka ze względu na ekstremalną krótkość i brak faz.

Nie jest to pierwsza próba zastosowania tuneli czasoprzestrzennych do wyjaśnienia anomalii astrofizycznych. Teoria mostów Einsteina-Rosena przewiduje istnienie przejść między odległymi punktami czasoprzestrzeni lub nawet równoległymi wszechświatami. Do tej pory jednak brakowało danych tak niejednoznacznych jak w przypadku GW190521. Zwolennicy teorii „ech kosmicznych” wskazują, że niektóre impulsy grawitacyjne o nietypowym przebiegu mogą być przyczynkiem do badania struktury wieloświata – stałego elementu wielu współczesnych hipotez kosmologicznych.

Jednak przeciwnicy takich modeli ostrzegają przed nadinterpretacją pojedynczego wydarzenia. Wielu ekspertów podkreśla, że dane o niskim stosunku sygnału do szumu i złożoność analizy statystycznej nie dają podstaw do dowodzenia istnienia mostów między wszechświatami. Zamiast tego zalecają pozyskanie większej liczby obserwacji krótkich, nieskładających się sygnałów oraz wzbogacenie modeli komputerowych o bardziej realistyczne symulacje dynamiki przestrzeni wokół czarnych dziur.

Przyszłość badań fal grawitacyjnych zapowiada się ekscytująco. Rozbudowywane detektory będą w stanie rejestrować coraz słabsze i krótsze impulsy, co pozwoli zweryfikować hipotezę mostów i równoległych wszechświatów. Jeśli choć jeden z sygnałów okaże się echem zdarzenia „zewnętrznego”, otworzy to erę badań i wglądu w strukturę wielowymiarowego kosmosu. Do tego czasu GW190521 pozostaje jednym z najciekawszych i najbardziej intrygujących zagadek współczesnej astrofizyki.

Źródła:
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.125.101102
https://www.ligo.org/news.php
https://link.springer.com/article/10.1007/s10701-024-00213-2