最新研究发现黑洞与虫洞的碰撞也会产生丰富的引力波

最新研讨发现黑洞与虫洞的磕碰也会发生丰厚的引力波

 

　　据科技日报：经过引力波信号，地理学家现已观测到超过20次的黑洞、中子星等细密天体的磕碰或并合事情。可是，最近的一项研讨发现，黑洞与虫洞的磕碰也会发生丰厚的引力波。8月27日，据国外媒体报道，一个世界研讨团队在假设虫洞存在的前提下，模仿剖析了5倍太阳质量黑洞穿过200倍太阳质量的虫洞。成果表明，黑洞可安稳穿越虫洞，在黑洞进入和离开虫洞的过程中，会呈现迄今从未勘探到过的特别引力波信号。

 

　　黑洞为何会“落入”虫洞内?所宣布的一种特别的引力波是什么样的?人们可以按图索骥搜索虫洞从而展开时空旅行吗?

 

 

“反啾啾声”：黑洞穿过虫洞的引力波特征

 

　　虫洞和黑洞都是爱因斯坦广义相对论预言的特别时空结构。地理学家普遍以为，黑洞是恒星坍缩的产品。黑洞的存在现已被观测所证明，甚至在2019年呈现了第一张黑洞照片。而虫洞依然归于理论假定，还没有被地理观测所证明。假如能证明虫洞真的存在，地理学研讨将取得巨大打破。

 

　　在此次研讨中，研讨人员经过数值模仿的办法，发现黑洞落入虫洞会发生一种特别的引力波信号——“反啾啾声”，这与双黑洞磕碰所发生的“啾啾声”引力波信号是不同的。研讨者据此推测，未来人们可以根据这种特别的引力波信号来搜索世界中或许存在的虫洞。

　　“双黑洞磕碰的引力波特征是‘啾啾声’。”中国科学院院士、中国科学院理论物理研讨所所长蔡荣根解释道，当两个黑洞越来越近的时候，引力波的振幅会越来越大，频率会越来越高，宣布的声响被形象地称作“啾啾声”。

 

　　那么“反啾啾声”又是什么呢?了解这种特别的信号，首先需求了解黑洞落入虫洞会发生什么。

 

　　在此次研讨中，研讨人员模仿了一个5倍太阳质量黑洞“落入”一个安稳、不旋转、可穿越的200倍太阳质量虫洞，这个过程被蔡荣根形容为“像一颗球掉进一根水管”。

 

　　他对科技日报记者表明，黑洞落入虫洞后或许存在3种结局：一是黑洞速度十分快，瞬间穿过虫洞到达另外一个世界;第二种或许是，黑洞掉进虫洞之后，因为初速度动能不够大而停留在虫洞喉部，像水在水管底部滞留下来一样;第三种或许是，黑洞落入虫洞后，因为引力的彼此作用，又被拉回到本来的世界。

 

　　“论文作者所说的‘反啾啾声’归于第三种情况。”蔡荣根说，这正如水进入水管后频率越来越高，这时宣布的引力波特征是“啾啾声”;接着，水又从水管底部回到本来的当地，此时它宣布的引力波频率越变越小，这便是“反啾啾声”。

 

 

回音现象：或是源于虫洞并合

 

　　近年来，黑洞的奥秘面纱被逐步揭开。但相同是爱因斯坦广义相对论预言的时空结构，虫洞却为何这样难寻?此次研讨成果对搜索虫洞有怎样的协助?

 

　　蔡荣根告知科技日报记者，虫洞是连接两个不同世界(或许同一世界中两个不同区域)的管道或捷径，物体经过虫洞可以进行时空穿越。虫洞可以小到量子尺度，也可以大到世界尺度。“理论上不排除虫洞构型的确存在，但咱们仍需求注意两点，一是实际上人类还从未观察到虫洞;二是理论上，虫洞存在的或许性十分小。”他表明。

 

　　他进一步解释道，在广义相对论中，所谓的虫洞构型是可以存在的。可是构造虫洞需求一种十分特别的物质，即所谓的“负能量”，日常日子中看到的物质比方空气、岩土等是无法构造虫洞的。

 

　　虽然困难重重，科学家对虫洞的探究一直在持续。自2015年双黑洞磕碰发生的引力波信号被观测证明后，虫洞的科学探究也逐步炽热起来。对于虫洞的探究，科学家相同挑选从引力波“下手”。

 

　　“黑洞落入虫洞必然会发生引力波。”国内虫洞研讨者、扬州大学物理科学与技术学院戴德昌博士解释道，引力波是空间结构的扰动，黑洞和虫洞是两种特别的空间结构，研讨空间结构绕不开引力波。

 

　　2015年发现黑洞并合发生的引力波后，科学家便提出可以使用引力波来研讨中子星、黑洞、白矮星等细密天体的结构。2016年，有学者提出虫洞的空间结构不同于其他细密天体，应该会形成不一样的引力波信号。2017年人们发现黑洞并合宣布的引力波信号里有回音现象，即“反啾啾声”。

 

　　“这便是本次研讨的含义地点。因为回音现象表明并合的天体也或许是虫洞而非黑洞。因此怎么验证这一发现变得至为重要。”戴德昌进一步解释道，研讨黑洞和虫洞并合现象，便是要找出分辨一个天体是黑洞还是虫洞的办法。虫洞类似两个黑洞的空间剪开后再粘贴起来的地道结构。这就意味着，黑洞和虫洞有一半的时空间结构是相同的，很难区分开来。

 

　　戴德昌以为，现在模仿虫洞和黑洞并合的意图便是树立其引力波信号模板，用于对比引力波勘探器所观测到的引力波信号。假如模板和引力波信号符合，便是虫洞存在的最佳证明。

 

 

匹配滤波办法：或许能用于搜索虫洞

 

　　蔡荣根进一步表明，假如捕捉到研讨人员所说的引力波信号，就能证明存在虫洞。

 

　　科学家从黑洞并合事情中勘探到了人类历史上首个引力波信号，已然引力波信号是寻觅虫洞的“线索”，那么科学家又是怎么勘探这些引力波信号的?

 

　　蔡荣根介绍，同此次研讨一样，黑洞的引力波信号也是从计算机模仿两个黑洞磕碰开始，成果证明两个黑洞磕碰会发生一类引力波信号，然后从很多观测数据中寻觅这样的信号。假如成功找到这类信号，则可以证明黑洞的存在。这种寻觅天体的办法，被称为“匹配滤波办法”。

 

　　引力波的“言语”很丰厚，黑洞、中子星、白矮星等细密天体的彼此磕碰，会发生不一样的引力波信号。这时“匹配滤波办法”就要大展身手了。蔡荣根以原子弹和氢弹的区分作为类比，他说：“原子弹和氢弹的爆炸强度都很大，可是二者当量不同，经过丈量当量，便可以反推是原子弹还是氢弹。相同，经过引力波信号特征也可以反推出细密天体的类型。”

 

　　“这个试验对于咱们寻觅虫洞是有含义的。”蔡荣根说，虽然该研讨使用了一个十分简单的数学模型，对黑洞落入虫洞的全程进行模仿，跟真实情况还是有些间隔，可是可以捉住主要的物理特征，提供了一种新的、或许的虫洞与黑洞彼此作用的引力波信号，对未来寻觅虫洞以及相关研讨具有启示含义。

 

　　“事实上，黑洞落入虫洞还或许会损坏虫洞。”戴德昌举例说道，假如虫洞不安稳，黑洞的落入会让虫洞忽然开裂或被摧毁。假如虫洞和黑洞的质量十分挨近，那么虫洞或许会绕着黑洞运行，或许相反。假如黑洞质量明显大于虫洞，那么黑洞或许一口将虫洞吞噬。

 

　　黑洞与虫洞的磕碰充满着不确定性，终究现实怎么，还需求未来坚持不懈地研讨，去揭示黑洞与虫洞的真实特性。