? ? ? ?在一項(xiàng)新研究中,科學(xué)家對(duì)激光干涉引力波天文臺(tái)(LIGO)和室女座干涉儀的數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析,提出了宇宙中可能會(huì)出現(xiàn)時(shí)空隧道的假設(shè)。
引力波探測(cè)器已經(jīng)幫助天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了神秘的黑洞,而下一個(gè)重大的發(fā)現(xiàn)可能會(huì)更加奇異,那就是我們?cè)诳苹米髌分薪?jīng)常看到的概念:蟲(chóng)洞。
美國(guó)物理學(xué)家在7月17日發(fā)表于預(yù)印本網(wǎng)站arXiv的論文中報(bào)告稱(chēng),當(dāng)一個(gè)黑洞螺旋進(jìn)入蟲(chóng)洞時(shí),會(huì)在時(shí)空中產(chǎn)生一種奇怪的漣漪,而LIGO和室女座干涉儀可能會(huì)捕捉到這種時(shí)空漣漪。當(dāng)黑洞穿過(guò)蟲(chóng)洞之后再次出現(xiàn)時(shí),這些波信號(hào)可能會(huì)忽隱忽現(xiàn)。
蟲(chóng)洞是一種假想的天體,其中的時(shí)空彎曲,可以作為通道連接相聚遙遠(yuǎn)的宇宙地點(diǎn),或是可能存在的不同宇宙。從外面看,蟲(chóng)洞似乎與黑洞相似。但是,當(dāng)物體落入黑洞時(shí),會(huì)被困在里面,而落入蟲(chóng)洞的物體可以穿過(guò)蟲(chóng)洞到達(dá)另一端。
目前還沒(méi)有任何證據(jù)表明蟲(chóng)洞的存在。美國(guó)范德堡大學(xué)的物理學(xué)家威廉·蓋貝拉說(shuō):“這些都只是推測(cè)。”但是,如果蟲(chóng)洞真的存在,研究人員就有可能通過(guò)引力波探測(cè)到這些奇異的天體。
蓋貝拉及其同事想象了一個(gè)質(zhì)量為太陽(yáng)5倍的黑洞,繞著距離地球16億光年的蟲(chóng)洞旋轉(zhuǎn)。根據(jù)研究人員的計(jì)算,當(dāng)這個(gè)黑洞圍繞蟲(chóng)洞旋轉(zhuǎn)時(shí),它會(huì)開(kāi)始向內(nèi)螺旋運(yùn)動(dòng),就好像在繞著另一個(gè)黑洞旋轉(zhuǎn)。一開(kāi)始,這種螺旋運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的引力波看起來(lái)就像兩個(gè)黑洞相互運(yùn)動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)特征,也是一種隨時(shí)間而增加頻率的波模式,稱(chēng)為“啁啾”(chirp)。
不過(guò),當(dāng)黑洞到達(dá)蟲(chóng)洞的中心,即所謂的“咽喉”時(shí),黑洞就會(huì)穿過(guò)其間。研究人員思考了如果黑洞出現(xiàn)在一個(gè)遙遠(yuǎn)的宇宙區(qū)域,或者另一個(gè)宇宙之中時(shí),會(huì)發(fā)生什么。在這種情況下,第一個(gè)宇宙中的引力波會(huì)突然消失,而在第二個(gè)宇宙中,黑洞會(huì)先向外發(fā)射,然后再盤(pán)旋返回。然后,黑洞會(huì)通過(guò)蟲(chóng)洞回到第一個(gè)宇宙。
當(dāng)黑洞返回時(shí),它最初會(huì)從蟲(chóng)洞螺旋式向外運(yùn)動(dòng),可能會(huì)產(chǎn)生一種“反啁啾”信號(hào),即一種與啁啾相反的引力波模式,然后再轉(zhuǎn)變?yōu)檫毙盘?hào)。黑洞會(huì)繼續(xù)在這兩個(gè)宇宙間跳躍,導(dǎo)致引力波的反復(fù)爆發(fā),其間不時(shí)會(huì)出現(xiàn)寂靜。一旦黑洞因?yàn)橐Σㄊプ銐虻哪芰?,它的穿越之旅就?huì)結(jié)束,最終停留在蟲(chóng)洞的“咽喉”處。
紐約州立大學(xué)布法羅分校的物理學(xué)家德?lián)P·斯托伊科維奇沒(méi)有參與這項(xiàng)研究,他說(shuō):“你無(wú)法在兩個(gè)黑洞中重現(xiàn)這種現(xiàn)象,所以這是一個(gè)明確的蟲(chóng)洞信號(hào)。”
根據(jù)廣義相對(duì)論,引力是時(shí)空曲率的結(jié)果,蟲(chóng)洞是可能的。然而,如果真的探測(cè)到這樣一個(gè)蟲(chóng)洞,就意味著存在一種物理學(xué)家無(wú)法理解的奇異物質(zhì)。這是因?yàn)?,需要一種負(fù)質(zhì)量的物質(zhì)來(lái)保持蟲(chóng)洞“咽喉”的張開(kāi),以防止其坍縮。目前還沒(méi)有任何一種已知的物質(zhì)符合這一要求。
位于美國(guó)的激光干涉引力波天文臺(tái)(LIGO)和意大利的先進(jìn)室女座探測(cè)器(Advanced Virgo)都探測(cè)到了來(lái)自黑洞或中子星的引力波,這些巨大的天體在合并之前會(huì)圍繞著彼此旋轉(zhuǎn)。
憑借這些靈敏的引力波探測(cè)器,科學(xué)家現(xiàn)在已經(jīng)很擅長(zhǎng)發(fā)現(xiàn)這類(lèi)合并事件,自2015年以來(lái),確認(rèn)的事件已有十多起,還有更多的正在等待確認(rèn)。不過(guò),葡萄牙里斯本大學(xué)高等技術(shù)研究所的物理學(xué)家維托?卡多佐表示,在某個(gè)時(shí)候,物理學(xué)家需要開(kāi)始關(guān)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(hào)”。
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