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绕着虫洞旋转的黑洞可能会发出奇异的引力波

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

 虫洞是穿越时空的隧道,连接着宇宙的不同部分(概念图)。美国物理学家报告称,围绕虫洞旋转的黑洞可能会释放出一种新的引力波模式 虫洞是穿越时空的隧道,连接着宇宙的不同部分(概念图)。美国物理学家报告称,围绕虫洞旋转的黑洞可能会释放出一种新的引力波模式

  新浪科技讯 北京时间7月31日消息,在一项新研究中,科学家对激光干涉引力波天文台(LIGO)和室女座干涉仪的数据进行了分析,提出了宇宙中可能会出现时空隧道的假设。

  引力波探测器已经帮助天文学家发现了神秘的黑洞,而下一个重大的发现可能会更加奇异,那就是我们在科幻作品中经常看到的概念:虫洞。

  美国物理学家在7月17日发表于预印本网站arXiv的论文中报告称,当一个黑洞螺旋进入虫洞时,会在时空中产生一种奇怪的涟漪,而LIGO和室女座干涉仪可能会捕捉到这种时空涟漪。当黑洞穿过虫洞之后再次出现时,这些波信号可能会忽隐忽现。

  虫洞是一种假想的天体,其中的时空弯曲,可以作为通道连接相聚遥远的宇宙地点,或是可能存在的不同宇宙。从外面看,虫洞似乎与黑洞相似。但是,当物体落入黑洞时,会被困在里面,而落入虫洞的物体可以穿过虫洞到达另一端。

  目前还没有任何证据表明虫洞的存在。美国范德堡大学的物理学家威廉·盖贝拉说:“这些都只是推测。”但是,如果虫洞真的存在,研究人员就有可能通过引力波探测到这些奇异的天体。

  盖贝拉及其同事想象了一个质量为太阳5倍的黑洞,绕着距离地球16亿光年的虫洞旋转。根据研究人员的计算,当这个黑洞围绕虫洞旋转时,它会开始向内螺旋运动,就好像在绕着另一个黑洞旋转。一开始,这种螺旋运动产生的引力波看起来就像两个黑洞相互运动的标准特征,也是一种随时间而增加频率的波模式,称为“啁啾”(chirp)。

  不过,当黑洞到达虫洞的中心,即所谓的“咽喉”时,黑洞就会穿过其间。研究人员思考了如果黑洞出现在一个遥远的宇宙区域,或者另一个宇宙之中时,会发生什么。在这种情况下,第一个宇宙中的引力波会突然消失,而在第二个宇宙中,黑洞会先向外发射,然后再盘旋返回。然后,黑洞会通过虫洞回到第一个宇宙。

  当黑洞返回时,它最初会从虫洞螺旋式向外运动,可能会产生一种“反啁啾”信号,即一种与啁啾相反的引力波模式,然后再转变为啁啾信号。黑洞会继续在这两个宇宙间跳跃,导致引力波的反复爆发,其间不时会出现寂静。一旦黑洞因为引力波失去足够的能量,它的穿越之旅就会结束,最终停留在虫洞的“咽喉”处。

  纽约州立大学布法罗分校的物理学家德扬·斯托伊科维奇没有参与这项研究,他说:“你无法在两个黑洞中重现这种现象,所以这是一个明确的虫洞信号。”

  根据广义相对论,引力是时空曲率的结果,虫洞是可能的。然而,如果真的探测到这样一个虫洞,就意味着存在一种物理学家无法理解的奇异物质。这是因为,需要一种负质量的物质来保持虫洞“咽喉”的张开,以防止其坍缩。目前还没有任何一种已知的物质符合这一要求。

  位于美国的激光干涉引力波天文台(LIGO)和意大利的先进室女座探测器(Advanced Virgo)都探测到了来自黑洞或中子星的引力波,这些巨大的天体在合并之前会围绕着彼此旋转。

  凭借这些灵敏的引力波探测器,科学家现在已经很擅长发现这类合并事件,自2015年以来,确认的事件已有十多起,还有更多的正在等待确认。不过,葡萄牙里斯本大学高等技术研究所的物理学家维托•卡多佐表示,在某个时候,物理学家需要开始关注一些更不寻常的可能性,“我们需要寻找奇怪但令人兴奋的信号”。(任天)

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