推测中的虫洞回声可能变革天体物理学

▲两个黑洞合并的模拟中的一个瞬间。两个旋转虫洞的碰撞会触发类似的时空变形，在信号中留下“回声”。图片版权：Credit: LIGO LabCaltech

科学家从大量实验、理论模型和间接观测（比如最近的LIGO探测，据信源自两个这种暗黑引力怪物的碰撞）中推断黑洞的存在。但是黑洞有个问题——它们存在边缘，称为事件视界，没有东西都能从那里逃脱。这和量子力学相冲突。量子力学的假设保证了信息总是得到保持的，不会丢失。

处理这个矛盾的理论方法之一就是探索我们在自然界所“观测”的所谓黑洞本质上不是黑洞而是某种没有事件视界的奇异致密天体（ECOs）的可能性，比如虫洞。

“这两个探测器探测到的引力信号的最后部分——称为振铃（ringdown）——对应于两个黑洞碰撞的最后阶段，由于事件视界的存在而使得它们在很短时间之后具有完全不同的性质。” 比利时鲁汶大学的西班牙研究者Pablo Bueno和Pablo A. Cano解释说。

“但是，如果没有视界，这些振荡就不会完全消失。相反，在一段时间后，它们可能会产生一系列‘回声’，和井中产生的声音类似。有趣的是，如果不是黑洞，而是ECO，振铃可能是类似的，所以我们需要确定这些回声的存在与否来区分这两种天体。”

许多研究组从理论上探索了这种可能性并已经尝试使用LIGO数据进行了实验分析，但结果还不确定。

Thomas Hertog所在的鲁汶大学研究组提出了一个模型，预言了怎么能探测到两个旋转虫洞的碰撞产生的引力波。

由于存在事件视界，迄今观测到的引力波信号很快就消失了。如果不存在事件视界，那么这些振荡就不会完全消失，而是在一段时间后在信号中出现回声。这些回声可能由于缺少用于比较的模型或理论参考而到现在还未能被注意到。

“虫洞没有事件视界，而是充当一个可以穿越时空的捷径，把我们带往另一个宇宙的非常长的喉状结构，”Bueno解释说，“它们的旋转也改变了它们产生的引力波。”

根据这项发表在《物理评论D》上的研究，新模型得到的图和迄今记录的图差别不大，除了回声，这是一个可以明确区分的元素。

“LIGO或Virgo信号中回声的确认将是证明天体物理黑洞并不存在的一个几乎不可辩驳的证据，”Bueno补充说，“时间会告诉我们这些回声存在与否。如果结果是肯定的，这将是物理学历史上最伟大的发现之一。” 

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  编译：钱磊 审稿：alone  编辑：张梦 

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