環繞蟲洞的黑洞會發出奇怪的重力波

重力波探測器已經發現了神祕的黑洞。 但接下來可能會出現更奇怪的東西：蟲洞。

黑洞螺旋進入蟲洞會產生時空中奇怪的漣漪圖案物理學家 7 月 17 日在 arXiv.org 上報告說，LIGO 和 Virgo 重力波天文台可能能夠接收到此訊號。 當黑洞穿過蟲洞然後返回時，波會時斷時續。

蟲洞是時空被彎曲成的假想物體連接遙遠宇宙地點的隧道或潛在不同的宇宙（序號：2013 年 8 月 5 日）。 從外部看，蟲洞看起來與黑洞類似。 但是，雖然落入黑洞的物體被困在那裡，但落入蟲洞的物體卻可以穿過蟲洞到達另一邊。

尚未發現蟲洞存在的證據。 納什維爾范德比爾特大學的物理學家威廉·加貝拉 (William Gabella) 表示：“這些肯定是推測性的，大寫的 S。” 但如果它們確實存在，研究人員就有機會透過重力波偵測到蟲洞。

加貝拉和同事考慮了一個質量為太陽五倍的黑洞，圍繞著距離地球約 16 億光年的蟲洞運行。 研究人員計算出，當黑洞繞著蟲洞擺動時，它會開始向內螺旋，就好像它繞著另一個黑洞旋轉一樣。 起初，所產生的重力波看起來像是兩個黑洞的標準特徵，這是一種頻率隨時間增加的波模式，稱為線性調頻脈衝。

但當它到達蟲洞的中心（稱為“喉嚨”）時，黑洞就會穿過。 研究人員考慮瞭如果黑洞出現在遙遠的領域，例如另一個宇宙，會發生什麼事。 那樣的話，第一宇宙中的重力波就會突然消失。 在第二個宇宙中，黑洞會向外射出，然後螺旋返回。

當黑洞返回時，它最初會從蟲洞向外盤旋，可能會產生“反線性調頻”，一種與線性調頻相反的引力波模式，然後再以線性調頻的方式返回。 黑洞將繼續在兩個宇宙之間彈跳，引起重力波的反覆爆發，其間不時出現寂靜。 一旦黑洞因重力波而失去足夠的能量，它的旅程就會在蟲洞的喉嚨中落下而結束。

「你無法用兩個黑洞重現這一點，所以這是蟲洞的明確信號，」紐約布法羅大學物理學家德揚·斯托伊科維奇（Dejan Stojkovic）說道，他沒有參與這項研究。 他說，海浪「應該像拇指酸痛一樣伸出來」。

根據廣義相對論（將重力描述為時空彎曲的結果），蟲洞是可能的。 但實際上檢測到它意味著存在一種物理學家無法理解的奇怪物質。 這是因為需要一種負質量的物質來撐開蟲洞的喉嚨以防止其塌陷，而目前還沒有一種已知的材料符合這一要求。

位於美國的先進 LIGO（或稱雷射干涉儀重力波天文台）和義大利的先進處女座觀測站探測到來自黑洞或稱為中子星的緻密恆星屍體的漣漪。 這些巨大的物體在合併之前會相互繞轉。

科學家現在很擅長發現此類合併，自 2015 年以來已經確認了十幾起合併，還有更多等待確認。 但葡萄牙里斯本高級技術研究所的物理學家維托·卡多佐表示，到了某個時候，物理學家將需要開始關注更不尋常的可能性。 “我們需要尋找奇怪但令人興奮的信號。”