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繞着蟲洞旋轉的黑洞可能會發出奇異的引力波

http://finance.sina.com   2020年07月30日 18:37   北京新浪網

 蟲洞是穿越時空的隧道,連接着宇宙的不同部分(概念圖)。美國物理學家報告稱,圍繞蟲洞旋轉的黑洞可能會釋放出一種新的引力波模式 蟲洞是穿越時空的隧道,連接着宇宙的不同部分(概念圖)。美國物理學家報告稱,圍繞蟲洞旋轉的黑洞可能會釋放出一種新的引力波模式

  新浪科技訊 北京時間7月31日消息,在一項新研究中,科學家對激光干涉引力波天文臺(LIGO)和室女座干涉儀的數據進行了分析,提出了宇宙中可能會出現時空隧道的假設。

  引力波探測器已經幫助天文學家發現了神祕的黑洞,而下一個重大的發現可能會更加奇異,那就是我們在科幻作品中經常看到的概念:蟲洞。

  美國物理學家在7月17日發表於預印本網站arXiv的論文中報告稱,當一個黑洞螺旋進入蟲洞時,會在時空中產生一種奇怪的漣漪,而LIGO和室女座干涉儀可能會捕捉到這種時空漣漪。當黑洞穿過蟲洞之後再次出現時,這些波信號可能會忽隱忽現。

  蟲洞是一種假想的天體,其中的時空彎曲,可以作爲通道連接相聚遙遠的宇宙地點,或是可能存在的不同宇宙。從外面看,蟲洞似乎與黑洞相似。但是,當物體落入黑洞時,會被困在裏面,而落入蟲洞的物體可以穿過蟲洞到達另一端。

  目前還沒有任何證據表明蟲洞的存在。美國範德堡大學的物理學家威廉·蓋貝拉說:“這些都只是推測。”但是,如果蟲洞真的存在,研究人員就有可能通過引力波探測到這些奇異的天體。

  蓋貝拉及其同事想象了一個質量爲太陽5倍的黑洞,繞着距離地球16億光年的蟲洞旋轉。根據研究人員的計算,當這個黑洞圍繞蟲洞旋轉時,它會開始向內螺旋運動,就好像在繞着另一個黑洞旋轉。一開始,這種螺旋運動產生的引力波看起來就像兩個黑洞相互運動的標準特徵,也是一種隨時間而增加頻率的波模式,稱爲“啁啾”(chirp)。

  不過,當黑洞到達蟲洞的中心,即所謂的“咽喉”時,黑洞就會穿過其間。研究人員思考了如果黑洞出現在一個遙遠的宇宙區域,或者另一個宇宙之中時,會發生什麼。在這種情況下,第一個宇宙中的引力波會突然消失,而在第二個宇宙中,黑洞會先向外發射,然後再盤旋返回。然後,黑洞會通過蟲洞回到第一個宇宙。

  當黑洞返回時,它最初會從蟲洞螺旋式向外運動,可能會產生一種“反啁啾”信號,即一種與啁啾相反的引力波模式,然後再轉變爲啁啾信號。黑洞會繼續在這兩個宇宙間跳躍,導致引力波的反覆爆發,其間不時會出現寂靜。一旦黑洞因爲引力波失去足夠的能量,它的穿越之旅就會結束,最終停留在蟲洞的“咽喉”處。

  紐約州立大學布法羅分校的物理學家德揚·斯托伊科維奇沒有參與這項研究,他說:“你無法在兩個黑洞中重現這種現象,所以這是一個明確的蟲洞信號。”

  根據廣義相對論,引力是時空曲率的結果,蟲洞是可能的。然而,如果真的探測到這樣一個蟲洞,就意味着存在一種物理學家無法理解的奇異物質。這是因爲,需要一種負質量的物質來保持蟲洞“咽喉”的張開,以防止其坍縮。目前還沒有任何一種已知的物質符合這一要求。

  位於美國的激光干涉引力波天文臺(LIGO)和意大利的先進室女座探測器(Advanced Virgo)都探測到了來自黑洞或中子星的引力波,這些巨大的天體在合併之前會圍繞着彼此旋轉。

  憑藉這些靈敏的引力波探測器,科學家現在已經很擅長髮現這類合併事件,自2015年以來,確認的事件已有十多起,還有更多的正在等待確認。不過,葡萄牙里斯本大學高等技術研究所的物理學家維託•卡多佐表示,在某個時候,物理學家需要開始關注一些更不尋常的可能性,“我們需要尋找奇怪但令人興奮的信號”。(任天)

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