這史詩般的碰撞2017 年兩顆中子星之間的相互作用確實是不斷贈送的科學禮物。 當他們合併時,蕩漾在整個宇宙; 現在,該事件的影響可以證實一個已有數十年歷史的假設。
天文學家正在仔細研究數據相信他們已經發現了迴聲的證據——只有在存在「量子模糊」的情況下才會發生這種情況。
「根據愛因斯坦的理論,沒有任何東西可以逃脫重力一旦它經過了一個不歸路,即事件視界,”天文學家兼物理學家 Niayesh Afshordi 說道加拿大滑鐵盧大學教授。
「這是科學家長期以來的理解,直到使用量子力學預測量子粒子會慢慢地從黑洞中洩漏出來,我們現在稱之為霍金輻射。
黑洞最著名的特性是它們的極端引力。 它是如此強烈,以至於在廣義相對論下,一旦有物體偏離事件視界點,任何物體都無法達到逃脫速度。 即使是宇宙中速度最快的東西——電磁輻射——也無法逃脫。
但量子力學可以用廣義相對論無法解釋的方式解釋宇宙的細節。 根據霍金在 1974 年提出的想法,當加上量子力學時,黑洞確實會發射出一些東西。 這是一種理論類型的電磁輻射,恰當地稱為霍金輻射。
這種理論發射看起來類似於加熱物體產生的光譜,遵循以下規則:黑體輻射,只有在這種情況下,黑洞的超重質量才導致超低能波的發射。
這種輻射的存在意味著黑洞正在緩慢蒸發,從而解決了黑洞資訊悖論; 但是,就像重力波一樣不到幾年前,迄今為止它太微弱而無法檢測到。
實驗室製造黑洞類似物有確實似乎暗示那霍金輻射是真實存在的。 但重力波可能會改變這一點。 因為如果霍金輻射是真的,那麼應該有量子“模糊”圍繞黑洞事件視界的外部; 那絨毛應該會產生重力波迴聲。
“在最近檢測到重力波之前,科學家們一直無法通過實驗確定是否有任何物質正在逃離黑洞。”阿夫肖迪說。
“如果造成霍金輻射的量子絨毛確實存在於黑洞周圍,引力波可能會從黑洞反彈,這將在主要引力碰撞事件之後產生更小的引力波信號,類似於重複的迴聲。”
這就是阿夫肖迪和他的同事、宇宙學家的觀點賈赫德·阿貝迪德國馬克斯普朗克引力物理研究所的科學家相信他們可以在重力數據中檢測到。 他們說,他們的結果與發射霍金輻射的模糊黑洞模型預測的模擬回波相符。
但有一些注意事項。 例如,去年對 GW 150914(首次重力波探測)的重力波資料進行的分析發現沒有霍金輻射的證據。
此外,去年的另一項研究對迄今為止收集到的所有重力波訊號進行了協調分析,尋找重力波回波以及霍金輻射的證據。 結果發現「沒有證據”的迴響。
事實上,我們的儀器完全有可能仍然不夠靈敏,無法偵測到霍金輻射。 阿夫肖迪承認,團隊偵測到的訊號實際上可能只是數據中的噪音。
找到答案的方法是在其他重力波資料集中尋找類似的訊號。
“現在科學家知道我們在尋找什麼,我們可以尋找更多的例子,並對這些信號進行更強有力的確認,”阿夫肖迪說。
“這樣的確認將是對時空量子結構的首次直接探測。”
該研究發表在宇宙學與天文粒子物理學雜誌。