Ekon i gravitationsvågsignaler tyder på att händelsehorisonten för ett svart hål kan vara mer komplicerad än vad forskare för närvarande tror.

Forskning från University of Waterloo rapporterar den första trevande upptäckten av dessa ekon, orsakas av ett mikroskopiskt kvant "fuzz" som omger nybildade svarta hål.

Gravitationsvågor är krusningar i rum-tidens struktur, orsakad av kollision av massiva, kompakta föremål i rymden, som svarta hål eller neutronstjärnor.

"Enligt Einsteins allmänna relativitetsteori, ingenting kan fly från gravitationen av ett svart hål när det väl har passerat en punkt utan återvändo, känd som händelsehorisonten, " förklarade Niayesh Afshordi, professor i fysik och astronomi vid Waterloo. "Detta var forskarnas förståelse under lång tid tills Stephen Hawking använde kvantmekanik för att förutsäga att kvantpartiklar sakta kommer att läcka ut ur svarta hål, som vi nu kallar Hawking-strålning.

"Forskare har inte kunnat experimentellt avgöra om någon materia flyr ut från svarta hål förrän den senaste upptäckten av gravitationsvågor, ", sa Afshordi. "Om kvantfuzzen som är ansvarig för Hawking-strålning existerar runt svarta hål, gravitationsvågor kan studsa av det, som skulle skapa mindre gravitationsvågsignaler efter den viktigaste gravitationskollisionen, liknar upprepande ekon."

Afshordi och hans medförfattare Jahed Abedi från Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik i Tyskland, har rapporterat de första trevande fynden av dessa upprepade ekon, ger experimentella bevis för att svarta hål kan skilja sig radikalt från vad Einsteins relativitetsteori förutspår, och saknar händelsehorisonter.

De använde gravitationsvågdata från den första observationen av en kollision med neutronstjärnor, registreras av LIGO/Virgo gravitationsvågdetektorer.

De ekon som observerats av Afshordi och Abedi matchar de simulerade ekon som förutspåtts av modeller av svarta hål som står för effekterna av kvantmekanik och Hawking-strålning.

"Våra resultat är fortfarande preliminära eftersom det finns en mycket liten chans att det vi ser beror på slumpmässigt brus i detektorerna, men denna chans blir mindre sannolik när vi hittar fler exempel, " sa Afshordi. "Nu när forskarna vet vad vi letar efter, vi kan leta efter fler exempel, och har en mycket mer robust bekräftelse av dessa signaler. En sådan bekräftelse skulle vara den första direkta sonden av rumtidens kvantstruktur."

Studien, "Echoes from the Abyss:En mycket snurrande svart håls kvarleva för den binära neutronstjärnans sammanslagning GW170817, "publicerades i Journal of Cosmology and Astropartikelfysik i november, och tilldelades förstaplatsen Buchalter Cosmology Prize denna månad.