2019-10-27 15:09
每秒500公里！一顆恒星被快速?gòu)棾?，并非銀河系中心超級(jí)黑洞所為
天文學(xué)家們觀察到一顆恒星在銀河系中心的巨大黑洞附近超速運(yùn)動(dòng)
銀河系中心黑洞每一萬(wàn)年吞噬一顆恒星
科幻作家喜歡蟲洞，因?yàn)樗鼈兪共豢赡艹蔀榭赡埽瑢⒃緹o(wú)法到達(dá)的地方連接在一起。輸入一個(gè)，它會(huì)把你吐回另一個(gè)地方——通常是一個(gè)便于繪圖的地方。無(wú)論這些奇特的黑洞親屬在現(xiàn)實(shí)中存在的可能性有多大，他們都傾向于出于完全相同的原因吸引物理學(xué)家。最近，這些物理學(xué)家中的一些人花時(shí)間思考這樣一條宇宙捷徑在現(xiàn)實(shí)生活中會(huì)是什么樣子，甚至證明在我們銀河系的中心可能有一條捷徑。
確認(rèn)蟲洞存在的最可靠的方法是直接戳一個(gè)黑洞，看看它是否隱藏著通往其他地方的橋梁，但人類可能永遠(yuǎn)不會(huì)有這個(gè)機(jī)會(huì)。即便如此，研究人員可以排除地球上一些最明顯的情況。例如，如果位于銀河系攪動(dòng)中心的怪物黑洞與其說(shuō)是死胡同，不如說(shuō)是門，天文學(xué)家可以梳理出另一邊的東西。黑洞研究人員跟蹤恒星的軌道已經(jīng)有多年了，比如一個(gè)叫做S2的恒星，圍繞著這個(gè)銀河系排水管旋轉(zhuǎn)。根據(jù)最近的一項(xiàng)計(jì)算，如果那些恒星感受到來(lái)自黑洞之外遙遠(yuǎn)的二重身的牽引，它們會(huì)為任何觀看的人表演一種非常特別的舞蹈。
布法羅大學(xué)幫助計(jì)算結(jié)果的理論物理學(xué)家德?lián)P·斯托伊科維奇說(shuō):“如果天文學(xué)家只是以更高的精度測(cè)量S2的軌道，這樣我們就可以縮小[的范圍，并注意到這樣的舞蹈?！?。那是巨大的?！?/p>
蟲洞代表了在愛(ài)因斯坦引力理論的支持下理論上允許的一種奇怪的空間形狀，但是只有黑洞才具有實(shí)際雕刻一個(gè)蟲洞所需的魅力。一種檢查給定黑洞是否已經(jīng)在空間結(jié)構(gòu)中打褶的方法是拉一個(gè)星際穿越試著發(fā)送探測(cè)器，但是我們要等上千年才能讓任何飛船到達(dá)最近的候選者。
銀河系是我們太陽(yáng)系的家園，自宇宙學(xué)誕生以來(lái)，它就吸引了人們的想象力。它是以難以分辨的恒星質(zhì)量產(chǎn)生的暗淡的“銀河系”輝光命名的，當(dāng)從地球上觀察銀河系時(shí)，由于它的圓盤形狀，它看起來(lái)像一個(gè)帶，但實(shí)際上是一個(gè)有條紋的螺旋星系。
圍繞銀河系大小和成分的事實(shí)和數(shù)字各不相同，據(jù)信銀河系的直徑在120，000至150，000光年之間。銀河系內(nèi)可能有多達(dá)一萬(wàn)億顆恒星和一千億顆行星。有了如此驚人的數(shù)字，很容易理解為什么直到1920年，人們相信銀河系包含宇宙中所有的恒星，但是我們現(xiàn)在知道它只是我們能觀察到的大約2000億個(gè)星系之一。
(如圖)英格蘭康沃爾郡波特洛城的銀河。
為了使這樣的任務(wù)更加不切實(shí)際，大多數(shù)物理學(xué)家同意人類可穿越的科幻風(fēng)格的橋梁不可能存在。根據(jù)愛(ài)因斯坦的方程式，對(duì)抗它們自然崩潰傾向的唯一方法是加入一種其他物理定律在大范圍內(nèi)禁止的排斥——負(fù)能量(物理專業(yè)的學(xué)生可能記得，能量不同于速度或加速度，總是會(huì)出現(xiàn)正能量)。斯托伊科維奇說(shuō)，他和他的合作者在他們之前的工作中避免了這種“騙局”，描述了一個(gè)將在我們的宇宙中工作的蟲洞。
然而，他們注意到，僅僅因?yàn)橛詈絾T不能穿越一個(gè)巨大的蟲洞并不意味著什么也不能。他們?cè)趷?ài)因斯坦引力理論的框架內(nèi)工作，找到了一種方法來(lái)建造一個(gè)大而穩(wěn)定的蟲洞，這個(gè)蟲洞通過(guò)驅(qū)動(dòng)宇宙膨脹的力量保持開放。此外，雖然大多數(shù)粒子和電場(chǎng)都短暫停止，但他們發(fā)現(xiàn)重力平穩(wěn)通過(guò)。這意味著，理論上，我們這邊的物體可以感覺(jué)到另一邊特別巨大的物體的拉力?！拔覀冇悬c(diǎn)驚訝，”斯托伊科維奇說(shuō)，“但你還能期待什么？重力是時(shí)空本身的屬性?！?/p>
基于去年的工作，他的新研究——最近發(fā)表在雜志上物理評(píng)論—問(wèn)天文學(xué)家是否能探測(cè)到銀河系中恒星受到如此細(xì)微的引力牽引。
斯托伊科維奇和他的同事提議，理想的目標(biāo)是射手座據(jù)稱位于我們星系中心的黑洞。更具體地說(shuō)，他們計(jì)算了對(duì)S2的可能影響，這是一顆繞凹陷甲運(yùn)行的恒星。如果黑洞內(nèi)部有一個(gè)蟲洞，類似的恒星可能會(huì)在宇宙的另一邊、另一個(gè)地方運(yùn)行，S2可能會(huì)感受到一對(duì)遙遠(yuǎn)的孿生兄弟穿越它們之間宇宙連接的引力。
S2可能做出的任何轉(zhuǎn)向都會(huì)很輕微，但是經(jīng)過(guò)20多年的觀察，天文學(xué)家已經(jīng)將這顆恒星的加速度精確到小數(shù)點(diǎn)后4位。斯托伊科維奇估計(jì)，精度大約是這個(gè)數(shù)字的100倍，天文學(xué)家將有足夠的靈敏度來(lái)測(cè)試他的蟲洞假說(shuō)——他說(shuō)目前的實(shí)驗(yàn)應(yīng)該在幾十年的數(shù)據(jù)收集中自然達(dá)到這個(gè)基準(zhǔn)。他說(shuō)，如果S2的運(yùn)動(dòng)在那一點(diǎn)上沒(méi)有帶來(lái)意外，那么凹陷A*要么是一個(gè)日常黑洞，要么是一個(gè)連接到相當(dāng)空的空間區(qū)域的蟲洞。
但是，雖然斯托伊科維奇和他的同事們使用愛(ài)因斯坦方程分析了他們的大蟲洞，但是其他研究空間和重力微觀性質(zhì)(迄今為止是理論性質(zhì))的理論家并不確定這些結(jié)論是否適用于粒子層面。哈佛大學(xué)的物理學(xué)家丹尼爾·賈夫里斯說(shuō)，由于沒(méi)有人提出形成大蟲洞的方法，S2的任何奇怪的夾具都會(huì)提出比他們回答的更多的問(wèn)題?！翱赡苡腥藭?huì)故意制造蟲洞，”他說(shuō)。唯一比真正的蟲洞不太可能的是由超高級(jí)外星人建造的真正的蟲洞。
此外，他認(rèn)為粒子物理的現(xiàn)實(shí)可能與純粹從愛(ài)因斯坦方程中得出的結(jié)論相沖突，如果沒(méi)有負(fù)能量的“魔力”，不可穿越實(shí)際上意味著不可穿越，句號(hào)?！皼](méi)有什么能通過(guò)，包括引力子[這個(gè)假設(shè)的引力粒子]，”賈菲斯說(shuō)。"所以看起來(lái)[蟲洞]從外面看不到或檢測(cè)不到."
斯托伊科維奇說(shuō)，他純粹是出于個(gè)人好奇心才進(jìn)行計(jì)算的，他完全承認(rèn)天文數(shù)字上的可能性很大。然而，由于天文學(xué)家無(wú)論如何都在收集數(shù)據(jù)，他以開放的心態(tài)等待不會(huì)失去任何東西?！叭绻l(fā)現(xiàn)了一個(gè)蟲洞，那么就沒(méi)有理由相信沒(méi)有其他蟲洞，”他說(shuō)。"當(dāng)我們發(fā)現(xiàn)黑洞的第一個(gè)候選者時(shí)，突然我們看到了數(shù)百萬(wàn)個(gè)候選者。"
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