Conform majorității covârșitoare a fizicienilor, găurile negre sunt niște monștri gravitaționali, locuri din spațiu unde aglomerarea de materie este atât de mare într-un spațiu atât de mic, încât gravitația generată absoarbe totul în jur, inclusiv lumina (de unde și denumirea de gaură neagră). Dacă ne-am lansa spre interiorul unei găuri negre (ceva ce nu este recomandat, desigur) ar trebui, conform fizicii, să ajungem într-un loc deopotrivă infinit de mic și infinit de dens, denumit singularitate, înconjurat de orizontul evenimentului, acea frontieră care odată depășită face imposibilă ieșirea din gaura neagră, chiar și pentru fotoni.

"Dacă găurile negre sunt de fapt obiecte fără singularitate, atunci expansiunea accelerată a Universului devine o consecință naturală a teoriei generale a relativității a lui Einstein" explică Kevin Croker, astrofizician la University of Hawaii din Manoa.

Croker și colegul său au descris noua ipoteză într-un studiu publicat la sfârșitul lunii august în revista Astrophysical Journal. Dacă cei doi au dreptate și singularitatea din inima găurii negre poate fi înlocuită de o acumulare de energie întunecată, răspunzătoare de extinderea Universului, atunci această ipoteză are potențialul de a revoluționa domeniul fizicii acestor obiecte ultradense.

Cei doi oameni de știință nu și-au propus inițial să descopere ce se află în interiorul unei găuri negre. Croker și Joel Weiner, profesor emerit de matematică de la aceeași universitate, examinau ecuațiile lui Friedmann, versiuni simplificate derivate din ecuațiile relativității generale ale lui Einstein (relativitatea descrie modul în care masa și energia curbează continuul spațiu-timp).

Fizicienii folosesc ecuațiile lui Friedmann pentru a descrie expansiunea Universului pentru că acestea sunt mai simple decât corpul de ecuații folosit de Einstein pentru a descrie relativitatea. Cei doi au descoperit că, pentru a respecta ecuațiile lui Friedmann, regiunile izolate și ultradense din spațiu, așa cum sunt găurile negre sau stelele neutronice, ar trebui să fie descrise prin aceași procedură matematică valabilă și pentru toate celelalte regiuni ale Universului. Majoritatea cosmologilor sunt de părere că în interiorul unor structuri atât de dense și de masive precum sunt găurile negre, legile fizicii încetează să mai existe și, implicit, raportarea la ele nu are sens.

"Am demonstrat că există doar o singură cale pentru a construi aceste ecuații în mod corect. Iar dacă procedăm așa, care de altfel este singurul mod corect de a proceda (dpdv matematic n.r.), descoperim niște lucruri extrem de interesante", a susținut Croker pentru Live Science.

Rezultatele celor doi sugerează că toată energia întunecată necesară pentru extinderea accelerată a Universului ar putea fi conținută exclusiv în aceste obiecte ultradense pe care le numim găuri negre. Fundamentele acestei descoperiri sunt exclusiv matematice, fiind bazate pe interpretarea ecuațiilor lui Friedmann.

Într-o lucrare științifică transmisă la 7 septembrie publicației The Astrophysical Journal pentru a fi revizuită spre publicare în sistem peer-review, cei doi au făcut o prezentare a acestor alternative la găurile negre, obiecte pe care le-au denumit GEODE (Generic Objects of Dark Energy - obiecte generice din energie întunecată). GEODE-le pot contribui la explicarea observațiilor privind undele gravitaționale realizate în 2016.

Conform ecuațiilor lui Friedmann, de-a lungul timpului, aceste obiecte cosmice ultradense cresc în greutate pur și simplu din cauza expansiunii Universului, chiar dacă în apropierea lor nu există materie pe care să o poată consuma. La fel cum lumina care călătorește prin spațiul care se extinde își pierde din energie (efect cunoscut drept deplasare spre roșu), materia pierde din greutate pe măsură ce spațiul se extinde. Acest efect este de obicei atât de mic încât nu poate fi observat. Însă în așa-numitele materiale relativiste - zone ultradense, în care presiunile interioare sunt enorme - acest efect devine observabil. Energia întunecată este un material relativist, iar presiunea sa acționează în direcția opusă materiei barionice (obișnuite). Astfel, obiectele formate din energie întunecată (așa cum sunt ipoteticele GEODE), devin, în timp, din ce în ce mai grele.

"Lumina este ceva mai ciudat. Din multe puncte de vedere, se comportă contraintuitiv. Oamenii nu se așteaptă să întâlnească acest comportament și la alte obiecte", în acest caz la GEODE, conform lui Croker.

Existența GEODE-lor a fost propusă din punct de vedere teoretic încă din anii '60, însă posibilitatea existenței acestor obiecte a fost demonstrată din punct de vedere matematic abia recent.

Astfel de obiecte pot oferi o explicație simplă pentru evenimente cosmice precum ciocnirea dintre găurile negre. În 2016, echipele care coordonează experimentul american LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) și echivalentul său european VIRGO, au anunțat că au obținut primele observații ale unei ciocniri dintre găuri negre, însă calcularea maselor celor două găuri negre a dat rezultate neașteptate - oamenii de știință se așteptau ca masele să fie ori mult mai mari, ori mult mai mici decât rezultatul acestor calcule.

Spre deosebire de găurile negre, care conform lui Hawking, își pierd din masă de-a lungul timpului (prin emiterea radiației ce-i poartă numele savantului britanic), GEODE-le cresc în masă de-a lungul timpului. Două GEODE care s-au format în perioada de tinerețe a Universului și au intrat în coliziune, până la momentul în care au intrat în coliziune au crescut mai mari decât găurile negre obișnuite. În acel moment, masele acestor GEODE corespundeau maselor intrate în coliziunea observată de experimentele LIGO și VIRGO. Astfel, existența GEODE-lor (în locul găurilor negre) ar oferi o soluție mai simplă pentru observațiile derulate de cele două experimente asupra undelor gravitaționale.