? ? ? ?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(shù)據(jù)進行了分析,提出了宇宙中可能會出現(xiàn)時空隧道的假設。
引力波探測器已經(jīng)幫助天文學家發(fā)現(xiàn)了神秘的黑洞,而下一個重大的發(fā)現(xiàn)可能會更加奇異,那就是我們在科幻作品中經(jīng)??吹降母拍睿合x洞。
美國物理學家在7月17日發(fā)表于預印本網(wǎng)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(chǎn)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。當黑洞穿過蟲洞之后再次出現(xiàn)時,這些波信號可能會忽隱忽現(xiàn)。
蟲洞是一種假想的天體,其中的時空彎曲,可以作為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,會被困在里面,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(jù)表明蟲洞的存在。美國范德堡大學的物理學家威廉·蓋貝拉說:“這些都只是推測?!钡?,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(zhì)量為太陽5倍的黑洞,繞著距離地球16億光年的蟲洞旋轉(zhuǎn)。根據(jù)研究人員的計算,當這個黑洞圍繞蟲洞旋轉(zhuǎn)時,它會開始向內(nèi)螺旋運動,就好像在繞著另一個黑洞旋轉(zhuǎn)。一開始,這種螺旋運動產(chǎn)生的引力波看起來就像兩個黑洞相互運動的標準特征,也是一種隨時間而增加頻率的波模式,稱為“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(xiàn)在一個遙遠的宇宙區(qū)域,或者另一個宇宙之中時,會發(fā)生什么。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(fā)射,然后再盤旋返回。然后,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(chǎn)生一種“反啁啾”信號,即一種與啁啾相反的引力波模式,然后再轉(zhuǎn)變?yōu)檫毙盘?。黑洞會繼續(xù)在這兩個宇宙間跳躍,導致引力波的反復爆發(fā),其間不時會出現(xiàn)寂靜。一旦黑洞因為引力波失去足夠的能量,它的穿越之旅就會結(jié)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?lián)P·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(xiàn)這種現(xiàn)象,所以這是一個明確的蟲洞信號?!?/span>
根據(jù)廣義相對論,引力是時空曲率的結(jié)果,蟲洞是可能的。然而,如果真的探測到這樣一個蟲洞,就意味著存在一種物理學家無法理解的奇異物質(zhì)。這是因為,需要一種負質(zhì)量的物質(zhì)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(zhì)符合這一要求。
位于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并之前會圍繞著彼此旋轉(zhuǎn)。
憑借這些靈敏的引力波探測器,科學家現(xiàn)在已經(jīng)很擅長發(fā)現(xiàn)這類合并事件,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(shù)研究所的物理學家維托?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”。
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