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黑洞產生回聲(sheng)?新發現或推翻愛(ai)因(yin)斯坦(tan)廣義相對yue)霍(huo)金贏了一局
2020-02-17 17:57 前瞻網   

 

當兩顆中子you)竊諞T兜de)太空(kong)相撞時,它(ta)們(men)在宇(yu)宙中產生了強(qiang)大的(de)震動——科學(xue)家于2017年在地球上探(tan)測到(dao)的(de)引力波(bo)。現在,通過對引力波(bo)記錄(lu)的(de)篩選,兩位物理學(xue)家認為他們(men)已經找(zhao)到(dao)了黑洞存在的(de)證據,這個黑洞可能會違反愛(ai)因(yin)斯坦(tan)廣義相對yue)鄣貿齙de)模型。

在廣義相對yue)壑校 詼詞羌虻?de)物體(ti)︰被無限壓(ya)縮的(de)奇點,或物質點,被光滑的(de)視界(jie)所(suo)包圍,沒有(you)光、能量或物質可以通過視界(jie)逃逸。到(dao)目(mu)前為止,我們(men)從(cong)黑洞收集到(dao)的(de)所(suo)有(you)數據都支持這個模型。

但在20世(shi)紀70年代,斯蒂(di)芬?霍(huo)金寫了一系列的(de)論文(wen),表(biao)明黑洞的(de)邊界(jie)並不那麼平滑。相反,由于與量子力學(xue)有(you)關的(de)一系列效(xiao)應(ying)使得“霍(huo)金輻射”得以逃逸,它(ta)們(men)變得模糊不清。從(cong)那以後的(de)幾年里,出現了許多替代黑洞模型,那些(xie)平滑、完美的(de)視界(jie)將被更薄、更模糊的(de)膜所(suo)取代。

最(zui)近(jin),物理學(xue)家預測,這種(zhong)模糊現象在新形成的(de)黑洞周圍會特別強(qiang)烈——這些(xie)黑洞足(zu)夠大,可以反射引力波(bo),在黑洞形成的(de)信號(hao)中產生回聲(sheng)。現在,在中子you)橋鱟倉 螅 轎晃錮硌xue)家認為他們(men)已經發現了這種(zhong)類型的(de)回聲(sheng)。他們(men)認為,當中子you)嗆he)並時形成的(de)黑洞就(jiu)像回音(yin)響(xiang)起,粉碎了si)虻?de)黑洞物理學(xue)。

加(jia)拿大滑鐵盧大學(xue)的(de)物理學(xue)家、該研究(jiu)的(de)共同作者Niayesh Afshordi說(shuo),如(ru)果回聲(sheng)是真實的(de),那麼它(ta)一定(ding)來自za)諏孔雍詼吹de)絨毛。

“在愛(ai)因(yin)斯坦(tan)的(de)相對yue)壑校 鎦士梢栽諍茉兜de)距離內繞著(zhou)黑洞旋(xuan)轉(zhuan),但應(ying)該會落入黑洞接(jie)近(jin)視界(jie)的(de)地方(fang),”Afshordi告訴Live Science。

所(suo)以,在黑洞附(fu)近(jin),不應(ying)該有(you)任何(he)松散的(de)物質shi)捶瓷湟Σbo)。他說(shuo),即使是被物質圓盤環繞的(de)黑洞,在它(ta)們(men)的(de)視界(jie)周圍也(ye)應(ying)該有(you)一個真空(kong)地帶。

“我們(men)預期(qi)(並觀察(cha))回聲(sheng)的(de)時間延遲……只有(you)當某些(xie)量子結構恰好位于它(ta)們(men)的(de)視界(jie)之外(wai)時,才能解釋。”Afshordi說(shuo)。

這與通常不可動搖的(de)廣義相對yue)墼?獠煌 /p>

也(ye)就(jiu)是說(shuo),來自現zhong)幸Σbo)探(tan)測器(qi)的(de)數據證明有(you)噪聲(sheng)的(de),難以正(zheng)確(que)fang)饈停 胰菀壯魷治蟊 RΣbo)在黑洞周圍發出一些(xie)量子模糊的(de)回聲(sheng),這將是一種(zhong)全新的(de)探(tan)測方(fang)式。但是Afshordi說(shuo),在合(he)並後不久,這種(zhong)模糊應(ying)該足(zu)夠強(qiang)烈,足(zu)以反射引力波(bo),以至于現zhong)械de)探(tan)測器(qi)可以看到(dao)它(ta)。

他說(shuo)這個結果是令人信服的(de)——特別是因(yin)為回聲(sheng)在不止一個引力波(bo)探(tan)測器(qi)中出現。

“這比梳理數據尋找(zhao)某種(zhong)特定(ding)的(de)信號(hao),然後當你找(zhao)到(dao)它(ta)的(de)時候,說(shuo)‘啊’!”Neilsen告訴Live Science。

不過,他說(shuo),他需要(yao)看到(dao)更多的(de)信息,才能完全相信回聲(sheng)是真實的(de)。Neilsen說(shuo),這篇論文(wen)沒有(you)考慮到(dao)其他引力波(bo)探(tan)測,這些(xie)探(tan)測是在報告的(de)回聲(sheng)出現後約(yue)30秒內收集到(dao)的(de)。

他說(shuo):“由于重(zhong)要(yao)性yue)撲愣閱閭粞 蕕de)方(fang)式非常敏感,在得出任何(he)確(que)定(ding)的(de)結論之前,我想更全面地了解所(suo)有(you)這些(xie)特征(zheng)。”

麻省理工學(xue)院的(de)天體(ti)物理學(xue)家Maximiliano Isi對此表(biao)示懷疑。

“這不是來自這個小組的(de)第一個聲(sheng)明。”他告訴Live Science。

“不幸的(de)是,其他小組無法重(zhong)現他們(men)的(de)結果,這並非因(yin)為缺乏嘗試。”

Isi指出,有(you)一系列論文(wen)未(wei)能在相同的(de)數據中找(zhao)到(dao)相似之處(chu),其中一篇發表(biao)于6月(yue),他將其描述(shu)為“一種(zhong)更復雜(za)、更可靠(kao)的(de)統計分析”。

Afshordi說(shuo),他的(de)這篇新論文(wen)的(de)優點是,比以前的(de)論文(wen)要(yao)敏感得多,有(you)更可靠(kao)的(de)模型來檢測微弱的(de)回聲(sheng)。他補充說(shuo):“我們(men)報告的(de)發現……在我討論過的(de)十幾次搜索(suo)中,它(ta)的(de)誤報率是最(zui)高的(de),大約(yue)是十萬分zhong) !/p>

Neilsen補充說(shuo),即使這個回聲(sheng)是真實的(de),科學(xue)家們(men)仍然不能確(que)切地知道是什(shi)麼奇異的(de)天體(ti)物理物體(ti)產生了這種(zhong)現象。

“這個案(an)例(li)的(de)有(you)趣之處(chu)在于,我們(men)根本(ben)不知道最(zui)初的(de)合(he)並後留下(xia)了什(shi)麼︰一個黑洞是立即形成的(de),還是存在某種(zhong)奇異的(de)、短(duan)暫(zan)的(de)中間物體(ti)?”Neilsen說(shuo),“這里的(de)結果最(zui)容易zhou) 宄 ru)果殘(can)留的(de)是一顆超大質量的(de)(中子you)牽┬詿笤yue)一秒鐘(zhong)內坍塌,但是這里出現的(de)回聲(sheng)並不能使我相信這種(zhong)情況(kuang)是實際發生的(de)。”

Isi說(shuo),這些(xie)數據可能有(you)相似之處(chu),而這一點意義重(zhong)大。他只是還沒被說(shuo)服。

不管所(suo)有(you)的(de)數據是如(ru)何(he)變化的(de),Neilson說(shuo),很明顯,這里的(de)結果指向(xiang)了一些(xie)值得mei)徊教tan)索(suo)的(de)東西。

“從(cong)天體(ti)物理學(xue)的(de)角(jiao)度來說(shuo),我們(men)正(zheng)處(chu)于未(wei)知的(de)領域,這真的(de)很令人興奮。”他說(shuo)。這篇論文(wen)發表(biao)在2019年11月(yue)13日的(de)《宇(yu)宙學(xue)和(he)天體(ti)粒子物理學(xue)雜(za)志》上。

原文(wen)來源︰https://www.space.com/black-hole-echoes-unsettle-einstein-relativity.html

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責任編輯︰ 3976DBC

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