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黑洞產生回(hui)聲?新(xin)發現zhi)蟯tui)翻愛因(yin)斯坦gou)guang)義相(xiang)對論 霍金贏了一(yi)局(ju)
2020-03-31 17:38 前瞻網   

 

當(dang)兩顆中(zhong)子星在遙遠的太空相(xiang)撞(zhuang)時,它們在宇宙中(zhong)產生了強大的震動——科學家于2017年在地球上探測到的引(yin)力(li)波。現在,通過對引(yin)力(li)波記錄的篩選,兩位物理(li)學家認為他們已經找(zhao)到了黑洞存(cun)在的證據,這(zhe)個黑洞可能會違反愛因(yin)斯坦gou)guang)義相(xiang)對論得出的模(mo)型。

在廣(guang)義相(xiang)對論中(zhong),黑洞是簡單的物體︰被無(wu)限壓縮的奇(qi)點(dian),或物質點(dian),被光滑的視界(jie)所包(bao)圍,沒有光、能量或物質可以通過視界(jie)逃(tao)逸。到目前為止,我們從黑洞收集到的所有數據都支持(chi)這(zhe)個模(mo)型。

但(dan)在20世紀70年代,斯蒂芬?霍金寫了一(yi)系列的論文mo) 礱骱詼吹謀囈jie)並不那麼平滑。相(xiang)反,由(you)于與(yu)量子力(li)學有關的一(yi)系列效應使(shi)得“霍金輻射”得以逃(tao)逸,它們變(bian)得模(mo)糊不清。從那以yuan)蟺募改昀錚 魷至誦磯 媧詼茨mo)型,那qie)├交 ?昝賴氖詠jie)將被更(geng)薄、更(geng)模(mo)糊的膜所取代。

最近,物理(li)學家預(yu)測,這(zhe)種模(mo)糊現象在新(xin)形(xing)成(cheng)的黑洞周圍會特別強烈——這(zhe)些黑洞足夠大,可以反射引(yin)力(li)波,在黑洞形(xing)成(cheng)的信號中(zhong)產生回(hui)聲。現在,在中(zhong)子星踫撞(zhuang)之(zhi)後,兩位物理(li)學家認為他們已經發現了這(zhe)種類型的回(hui)聲。他們認為,當(dang)中(zhong)子星合並時形(xing)成(cheng)的黑洞就像回(hui)音響(xiang)起,粉(fen)碎了簡單的黑洞ci)錮li)學。

加拿(na)大滑鐵盧大學的物理(li)學家、該研究的共同作者Niayesh Afshordi說,如(ru)果回(hui)聲是真實的mo) 敲此yi)定來自于量子黑洞的絨毛。

“在愛因(yin)斯坦的相(xiang)對論中(zhong),物質可以在很遠的距離(li)內繞(rao)著黑洞旋轉,但(dan)應該會落入黑洞接近視界(jie)的地方,”Afshordi告訴(su)Live Science。

所以,在黑洞附(fu)近,不應該有任何松(song)散的物質來反射引(yin)力(li)波。他說,即(ji)使(shi)是被物質圓(yuan)盤(pan)環繞(rao)的黑洞,在它們的視界(jie)周圍也應該有一(yi)個真空地帶。

“我們預(yu)期(並觀察)回(hui)聲的時間延遲(chi)……只(zhi)有當(dang)某些量子結構(gou)恰好位于它們的視界(jie)之(zhi)外時,才能解釋。”Afshordi說。

這(zhe)與(yu)通常不可動搖的廣(guang)義相(xiang)對論預(yu)測不同。

也就是說,來自現有引(yin)力(li)波探測器的數據證明有噪聲的mo) 岩哉方饈停 er)且容易出現誤報。引(yin)力(li)波在黑洞周圍發出一(yi)些量子模(mo)糊的回(hui)聲,這(zhe)將是一(yi)種全新(xin)的探測方式。但(dan)是Afshordi說,在合並後不久,這(zhe)種模(mo)糊應該足夠強烈,足以反射引(yin)力(li)波,以至于現有的探測器可以看到它。

他說這(zhe)個結果是令(ling)人信服的——特別是因(yin)為回(hui)聲在不止一(yi)個引(yin)力(li)波探測器中(zhong)出現。

“這(zhe)比梳(shu)理(li)數據尋找(zhao)某chi)痔囟 男藕牛 緩蟺dang)你(ni)找(zhao)到它的時候,說‘啊’!”Neilsen告訴(su)Live Science。

不過,他說,他需要(yao)看到更(geng)多的信息,才能完全相(xiang)信回(hui)聲是真實的。Neilsen說,這(zhe)篇論文na)揮鋅kao)慮到其他引(yin)力(li)波探測,這(zhe)些探測是在報告的回(hui)聲出現後約(yue)30秒(miao)內收集到的。

他說:“由(you)于重要(yao)性yue)撲愣閱ni)挑(tao)選數據的方式非(fei)常敏感,在得出任何確定的結論之(zhi)前,我想更(geng)全面地了解所有這(zhe)些特征(zheng)。”

麻省理(li)工(gong)學院(yuan)的天體物理(li)學家Maximiliano Isi對此表示懷(huai)疑。

“這(zhe)不是來自這(zhe)個小組(zu)的第一(yi)個聲明。”他告訴(su)Live Science。

“不幸的是,其他小組(zu)無(wu)法(fa)重現他們的結果,這(zhe)並非(fei)因(yin)為缺乏嘗(chang)試。”

Isi指(zhi)出,有一(yi)系列xin)畚奈茨茉諳xiang)同的數據中(zhong)找(zhao)到相(xiang)似之(zhi)處,其中(zhong)一(yi)篇發表于6月,他將其描述為“一(yi)種zhi)叢印 geng)可靠的統計分析”。

Afshordi說,他的這(zhe)篇新(xin)論文的優點(dian)是,比以前的論文要(yao)敏感得多,有更(geng)可靠的模(mo)型來檢(jian)測微弱的回(hui)聲。他補充說:“我們報告的發現……在我討論過的十幾次(ci)搜索(suo)中(zhong),它的誤報率是最高的mo) 笤yue)是十萬(wan)分之(zhi)二(er)。”

Neilsen補充說,即(ji)使(shi)這(zhe)個回(hui)聲是真實的mo) 蒲?頤僑勻徊荒莧非(fei)械? dao)是什麼奇(qi)異(yi)的天體物理(li)物體產生了這(zhe)種現象。

“這(zhe)個案例的有趣之(zhi)處在于,我們根本不知道(dao)最初的合並後留(liu)下了什麼︰一(yi)個黑洞是立(li)即(ji)形(xing)成(cheng)的mo) 故譴cun)在某chi)制qi)異(yi)的、短暫的中(zhong)間物體?”Neilsen說,“這(zhe)里的結果最容易弄清楚,如(ru)果殘留(liu)的是一(yi)顆超大質量的mo)ㄖzhong)子星)在大約(yue)一(yi)秒(miao)鐘內坍塌,但(dan)是這(zhe)里出現的回(hui)聲並不能使(shi)我相(xiang)信這(zhe)種情況是實際發生的。”

Isi說,這(zhe)些數據可能有相(xiang)似之(zhi)處,而(er)這(zhe)一(yi)點(dian)意義重大。他只(zhi)是還沒被說服。

不管所有的數據是如(ru)何變(bian)化(hua)的mo)eilson說,很明顯(xian),這(zhe)里的結果指(zhi)向了一(yi)些值得進一(yi)步探索(suo)的東西。

“從天體物理(li)學的角度(du)來說,我們正處于未知的領域(yu),這(zhe)真的很令(ling)人興奮。”他說。這(zhe)篇論文發表在2020年03月31日的《宇宙學和天體粒(li)子物理(li)學雜志》上。

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

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責任編輯︰ 3976DBC

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