引力波探测器已经发现了神秘的黑洞。但接下来可能会出现更奇怪的东西:虫洞。物理学家7月17日在arXiv.org上报告说,一个黑洞盘旋进入虫洞会在时空中产生一种奇怪的涟漪模式,LIGO和Virgo引力波天文台可能能够捕捉到这种涟漪。当黑洞穿过虫洞然后返回时,波浪会时断时续地闪烁。
虫洞是一种假想的物体,其中时空弯曲成一条隧道,连接遥远的宇宙地点或可能不同的宇宙(SN:8/5/13)。从外面看,虫洞看起来类似于黑洞。但是,虽然落入黑洞的物体被困在那里,但落入虫洞的物体可以穿过虫洞到达另一侧。
目前还没有发现虫洞存在的证据。纳什维尔范德比尔特大学的物理学家WilliamGabella说:“这些肯定是推测性的,大写S。”但如果它们确实存在,研究人员就有机会通过引力波探测虫洞。
加贝拉和他的同事们考虑了一个质量是太阳质量五倍的黑洞,它围绕着一个距离地球约16亿光年的虫洞运行。研究人员计算出,当黑洞围绕虫洞摆动时,它会开始向内盘旋,就好像它在绕着另一个黑洞旋转一样。起初,由此产生的引力波看起来像是两个黑洞的标准特征,一种频率随时间增加的波模式,称为啁啾。
但当它到达虫洞的中心,即所谓的“喉咙”时,黑洞就会穿过。研究人员考虑了如果黑洞出现在遥远的领域(例如另一个宇宙)中会发生什么。那样的话,第一宇宙的引力波就会突然消失。在第二宇宙中,黑洞会先向外喷射,然后再盘旋返回。然后,它会通过虫洞回到第一宇宙。
当黑洞返回时,它最初会从虫洞中向外旋转,可能会产生“反啁啾”,一种与啁啾相反的引力波模式,然后以唧唧声返回。黑洞将继续在两个宇宙之间弹跳,引起反复的引力波爆发,但又不时间断。一旦黑洞因引力波损失了足够的能量,它的旅程就会在它停在虫洞的喉咙里时结束。
纽约布法罗大学的物理学家DejanStojkovic说:“你不能用两个黑洞重现它,所以这是虫洞的明确信号。”他没有参与这项研究。海浪“应该像拇指酸痛一样伸出来,”他说。
根据广义相对论,将引力描述为时空弯曲的结果,虫洞是可能存在的。但实际上探测到一个就意味着存在一种物理学家不了解的奇怪物质。这是因为需要一种负质量的物质来撑开虫洞的喉咙以防止它坍塌,而目前还没有一种已知的材料符合要求。
位于美国的先进LIGO(激光干涉引力波天文台)和意大利的先进Virgo探测来自黑洞或称为中子星的致密恒星尸体的涟漪。这些巨大的物体在合并之前围绕彼此运行。
科学家们现在擅长发现此类合并,自2015年以来已经确认了十几起,还有更多等待确认。但在某些时候,物理学家将需要开始关注更多不寻常的可能性,葡萄牙里斯本高级技术学院的物理学家VítorCardoso说。“我们需要寻找奇怪但令人兴奋的信号。”
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