202101252112黑洞落入蟲洞會發生什麼?出現一種神秘引力波

黑洞落入蟲洞會發生什麼呢?最新研究推測稱,如果蟲洞真實存在,那麼完全可以吞下黑洞。天文學家認為他們可能利用被稱為引力波的時空漣漪探測到黑洞落入蟲洞,但前提是蟲洞確實存在,並且蟲洞吞下黑洞的事件可能發生過。

  愛因斯坦於1916年首次預測引力波的存在,依據他的觀點,引力是質量扭曲時空時產生的,當兩個或者兩個以上天體在一個引力波內運動時,會產生以光速傳播的引力波,在運動過程中拉伸和擠壓時空。

  由於引力波非常微弱,因此很難探測到,甚至愛因斯坦也不確定它們是否真的存在,以及能否被發現。經過科學家幾十年的研究,2016年,科學家報導稱,使用激光干涉引力波天文台(LIGO)探測到首個引力波存在的直接證據。

   黑洞vs蟲洞

  目前引力波天文台已探測到20多次大型碰撞事件,例如:黑洞和中子星等超密集、大質量天體之間發生碰撞,然而,在理論上可能存在更奇異的天體,例如:蟲洞,蟲洞碰撞也會產生科學家可以探測到的引力信號。

  蟲洞是時空中的隧道,理論上它可以在時空任何區域旅行,甚至進入另一個宇宙,愛因斯坦廣義相對論允許蟲洞存在,儘管它們是否存在是另一回事。

  原則上講,所有蟲洞都是不穩定的,一旦打開就會立即關閉。讓蟲洞保持打開和可穿行的唯一方法就是採取所謂的「負質量」物質的奇異形式,這些物質具有獨特性質,包括從一個標準引力場飛離,而不是像普通物質那樣朝著它墜落,事實上沒有人真實知道這些奇特物質是否存在。

  在許多方面,蟲洞類似於黑洞,這兩種類型的天體密度都非常大,它們具有強大引力。兩者主要區別是,理論上沒有任何物質可以在進入黑洞后再次返回蟲洞,黑洞引力超過光速的臨界速度,而任何進入蟲洞的物體理論上可以反向運動。

  假設蟲洞可能存在,科學家研究了黑洞環繞蟲洞運行時產生的引力信號,並發表了一篇論文報告,探究分析了當黑洞進入蟲洞會發生什麼?是否從蟲洞另一端離開進入時空的另一端?假設黑洞和蟲洞彼此引力結合在一起,黑洞落入蟲洞,之後將在蟲洞另一端出現。

  無法逃脫

  在計算機模型中,研究人員分析了5倍太陽質量的黑洞與200倍太陽質量的蟲洞之間的交互作用,蟲洞入口直徑是黑洞直徑60倍,黑洞可穩定穿越蟲洞。最終模擬結果表明,在黑洞進入和離開蟲洞的過程中,會出現迄今未探測過的引力信號。

  當兩個黑洞彼此螺旋接近時,它們的軌道速度就會增大,就像花樣滑冰運動員在冰面上旋轉身體時將手臂朝身體內側收緊一樣,相反,引力波頻率將升高。引力波產生的聲音類似於鳥叫聲,就像某人快速吹口哨一樣,因為任何頻率的升高都與該音高增大相對應。

  如果你觀察到一個黑洞螺旋進入蟲洞,你會聽到一種鳥鳴的唧唧聲,就像兩個黑洞碰撞在一起,但來自黑洞的引力波會迅速衰減,因為它將大部分引力波輻射到蟲洞的另一端。相反,當兩個黑洞發生碰撞時,其結果是引力波產生巨大爆發。

  如果你看到一個黑洞從蟲洞中出現,會發現一個「反唧唧聲」,具體而言,當黑洞遠離蟲洞時,引力波頻率會降低,隨著黑洞不斷地進出蟲洞的每個埠,會產生一個唧唧聲和反唧唧聲的循環。每次唧唧聲和反唧唧聲之間的時間長度會隨著時間推移而縮小,直到黑洞卡在蟲洞某處。如果能探測到這種引力信號,就可以證明蟲洞的存在。

  研究報告合著作者、美國范德比爾特大學物理學家威廉·蓋貝拉(William Gabella)說:「儘管蟲洞概念具有極高的推測性,但我們有能力證明或至少對它們的存在提供一定的可信度。」

  在這種情況下,最終黑洞將停止落入和離開蟲洞,並在黑洞中「喉嚨」附近停留。這樣的最終結局取決於蟲洞「喉嚨」發現奇異物質的推測屬性。一種可能性是,黑洞有效地增加蟲洞的質量,而蟲洞可能沒有足夠的外來物質保持穩定,蓋貝拉說:「也許由此造成的時空混亂會導致黑洞以大量引力波的形式將質量轉化為能量。」

  蓋貝拉說:「只要蟲洞的質量大於它遇到的任何黑洞,就會保持穩定狀態,如果蟲洞遇到一個更大的黑洞,黑洞可能破壞蟲洞的外來物質,完全可使蟲洞變得不穩定,甚至導致蟲洞崩潰,並可能形成一個新的黑洞。」

  如果一個黑洞僅切斷了蟲洞的邊緣,部分黑洞進入蟲洞埠,其餘的則留在蟲洞外面,此時會發生什麼仍具有不確定性。蓋貝拉說:「我懷疑在黑洞視界存在一些瘋狂的現象,導致更多的引力波和能量損耗,這樣的碰撞可能破壞蟲洞的外來物質,導致蟲洞不穩定。」

  未來研究可以探索蟲洞的外來物質和正常物質之間的相互作用,以及更複雜的情況,例如:蟲洞旋轉時會發生什麼。蓋貝拉稱,其他的研究方向可以分析引力波如何在這些情況下與正常和外來物質的相互作用,以及蟲洞與可能存在的各種天體軌道之間可能發生的變化。

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