如果你要潛入黑洞（我們不建議這樣做），你可能會在中心發現一個奇點，或者一個無限小而緻密的點。
但現在有兩位科學家表示，有些黑洞可能根本不是黑洞。相反，它們可能充滿了奇怪的物體暗能量——這種神秘的力量被認為正在推動宇宙的邊界，導致宇宙以不斷增加的速度膨脹。
「如果我們認為的黑洞其實是沒有奇點的物體，那麼宇宙的加速膨脹就是愛因斯坦廣義相對論的自然結果。相對論”，夏威夷大學馬諾阿分校的天體物理學家凱文·克羅克（Kevin Croker）說道。
Croker 和一位同事在一項新研究中描述了這個想法，該研究於 8 月 28 日在線發表在《 天體物理學雜誌。如果他們是對的，那麼黑洞中心的奇點可能會被一種奇怪的能量所取代，這種能量會將一切都拋開，這可能會徹底改變我們對這些緻密物體的看法。
兩人的目的不是要揭開黑洞內部的秘密。克羅克和同一所大學的數學名譽教授喬爾·韋納正在研究弗里德曼方程，該方程是從愛因斯坦的廣義相對論簡化而來的。（相對論描述了質量和能量如何扭曲時空。）物理學家使用弗里德曼方程式來描述宇宙的膨脹，部分原因是數學比愛因斯坦描述相對論的方程組更簡單。研究小組發現，為了正確寫出弗里德曼方程，必須以與所有其他區域相同的數學方式處理超緻密和孤立的空間區域，例如中子星和黑洞。先前，宇宙學家認為忽略超緻密和孤立區域的內部細節是合理的，例如黑洞的內部。
「我們證明只有一種方法可以正確地[構建這些方程式]，」克羅克告訴《生活科學》。“如果你以一種正確的方式去做，你會發現一些有趣的事情。”
新結果表明，宇宙加速膨脹所需的所有暗能量都可以包含在這些黑洞的替代品中。研究人員在修正了弗里德曼方程式的寫法後，在數學中發現了這一點。在提交給《天體物理學雜誌》並於 9 月 7 日發表在預印本雜誌上的後續論文中 arXiv，他們表明，這些黑洞的替代品，稱為暗能量通用天體（GEODE），也可以幫助解釋 2016 年以來重力波觀測的特殊性。
弗里德曼方程的數學表明，隨著時間的推移，這些超緻密物體的重量僅僅是由於宇宙的膨脹，即使附近沒有可供它們消耗的材料。就像光穿過膨脹的空間會失去能量（這種效應稱為紅移）一樣，隨著空間的膨脹，物質也會失去重量。其影響通常非常微小，無法被察覺。但在內部具有強烈壓力的超緻密材料（稱為相對論性材料）中，這種效應變得明顯。暗能量具有很強的相對論性，其壓力與正常物質和光相反，因此由它構成的物體（如這些假設的 GEODE）會隨著時間的推移而增加重量。
「光是一種奇怪的東西。它在很多方面都違反直覺，」克羅克說。“人們沒想到這種行為也能在其他物體中表現出來。但我們證明，是的，你可以在另一個物體中看到它”，即在 GEODE 內部。
GEODE 最初是在 20 世紀 60 年代作為一個想法提出的，但支持它們的數學直到最近才解決。但事實證明，這些奇怪的物體也可以為觀察到的大型黑洞合併提供簡單的解釋。2016 年，雷射干涉儀重力波天文台 (LIGO)-Virgo 合作成員宣布他們首次觀測黑洞合併，但是計算出的假定黑洞的質量是出乎意料的——科學家們預期質量要么更高要么更低。
但與傳統黑洞不同，GEODE 的重量會隨著時間的推移而增加。如果在較年輕的宇宙中形成的兩個 GEODE 最終相撞，那麼當它們相撞時，它們會變得比典型的黑洞更大。到那時，GEODE 的質量將與 LIGO-Virgo 觀測到的碰撞中看到的質量相匹配。GEODE 可以提供更簡單的解決方案來解釋觀察結果，而不必考慮導致合併的高度具體的情況。
但並非所有科學家都相信這一點。葡萄牙里斯本高級技術研究所的物理學教授維托爾·卡多佐（Vitor Cardoso）在一封電子郵件中告訴《生活科學》，他沒有參與這項研究，對這些物體的新描述「違反直覺且難以理解」。他沒有參與這項研究。但是，他補充道，“我喜歡尋找黑洞替代品的想法——它迫使我們加強黑洞範式。此外，有時如果我們不尋找東西就很難找到它們。”
原發表於 生活科學。
（圖片來源：All About Space 雜誌）