Gravitasjons "Ekko" kunne avsløre kolliderende ormhuller


En kunstners oppfatning av et ormhull, en hypotetisk bro mellom to punkter i romtid. Getty Images Når to ormhuller kolliderer, kan de produsere krusninger i romtid som ricochet av seg selv. Fremtidige instrumenter kan oppdage disse gravitasjons-ekkoene, som gir bevis på at disse hypotetiske tunneler gjennom romtid faktisk finnes, foreslår et nytt papir. L

En kunstners oppfatning av et ormhull, en hypotetisk bro mellom to punkter i romtid. Getty Images

Når to ormhuller kolliderer, kan de produsere krusninger i romtid som ricochet av seg selv. Fremtidige instrumenter kan oppdage disse gravitasjons-ekkoene, som gir bevis på at disse hypotetiske tunneler gjennom romtid faktisk finnes, foreslår et nytt papir.

Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) har allerede oppdaget romtidskryp, kalt gravitasjonsbølger, som kommer fra sammenslåing av svarte hull-funn som førte til Nobelprisen i 2017.

Men mens LIGOs deteksjon bare var en av mange observasjoner som støtter eksistensen av svarte hull, utgjør disse eksotiske gjenstandene fortsatt teoretiske problemer. For eksempel synes de å være uforenlige med kvantemekanikkens lover. En måte å løse disse problemene på er hvis sorte hull faktisk var ormhull.

Punkt uten retur

En av hovedtrekkene til svarte hull er hendelseshorisonten, et område med romtid over hvilket ingenting kan unnslippe, ikke engang lys. Hvis du kaster noe inn i et svart hull, er det tapt for alltid - i en grad. Stephen Hawking oppdaget at, takket være et fenomen som kalles kvante tunneling, kunne svarte hull faktisk produsere en liten bit stråling, som vil bli kjent som Hawking-stråling. I lang tid kan svarte hull selv fordampe seg på grunn av denne strålingen.

"Men det som kommer ut er tilfeldig, " sa Amber Stuver, en astrofysiker ved Villanova University i Pennsylvania, som ikke var involvert i den nye forskningen. Strålingen inneholder ingen anelse om hva som gikk inn i det svarte hullet.

"I kvantemekanikk, hvis du vet alt om et bestemt system, bør du kunne beskrive fortid og fremtid, " sa hun. Men fordi all informasjon som går inn i et svart hull, er borte for godt, gir en hendelseshorisont ikke seg med kvantemekanikk.

For å løse dette såkalte "black hole" -informasjonsparadoxet, har noen fysikere antydet at hendelseshorisonter ikke eksisterer. I stedet for avgrunner hvorfra ingenting kan komme tilbake, kan svarte hull faktisk være en rekke spekulative svarthulllignende objekter som mangler hendelseshorisonter, som bosonstjerner, gravastarer, fuzzballs og til og med ormhull, som ble teoretisert av Albert Einstein og fysiker Nathan Rosen årtier siden.

Black hole look-alikes

I en 2016-studie i tidsskriftet Physical Review Letters antydet fysikere at hvis to ormhull kolliderte, ville de produsere gravitasjonsbølger som ligner de som genereres ved sammenslåing av svarte hull. Den eneste forskjellen i signalet vil være i den siste fasen av fusjonen, kalt ringdown, når det nylig kombinerte svarte hullet eller ormehullet slapper av i sin endelige tilstand.

Fordi ormhuller ikke har hendelseshorisonter, kan gravitasjonsbølger som treffer disse objektene sprette tilbake, produsere et ekko under ringetonen.

"Interiøret i objektet er et slags hulrom hvor gravitasjonsbølger blir reflektert, " fortalte forskerne i den nye studien Live Science i en epost. "Produksjonen av gravitasjonsekkoer er ikke veldig forskjellig fra vanlige lydekkoer i en dal."

I papiret, utgitt i januar i tidsskriftet Physical Review D, analyserte teamet med fysikere fra Belgia og Spania rotasjonsmasker som er mer realistiske enn det ikke-spinnende varianten som ble studert i 2016-arbeidet. De beregnet hva det resulterende gravitasjonsbølge-signalet ville se ut om ormhullene fusjonerte.

Fordi signalstyrken faller under ringetonen, vil den delen av signalet være for svak for LIGOs nåværende konfigurasjon for å oppdage. Men det kan endres i fremtiden, da forskerne fortsetter å oppgradere og finjustere instrumentet, sa forskerne.

"Når vi kjører med full designfølsomhet, tror jeg det kan være mulig å løse ringdownfasen der disse ekkoene forventes å være, " sa Stuver, som også er medlem av LIGO-teamet.

Imidlertid er ormhuller mindre vitenskapsfakta enn science fiction, ofte brukt i filmer og bøker som intergalaktiske motorveier. For ormhuller som kan traverseres, vil du sannsynligvis trenge noen ukjente eksotiske stoffer for å holde dem åpne. I desember i fjor kom fysikere opp med traverserbare ormhuller som ikke trenger eksotisk materie, men som alle ormhuller, er de svært spekulative. "På den annen side vil konsekvensene av en gjenkjenning av ekko være av stor betydning i fysikk, " forskerne skrev i en e-post til Live Science. "Så, gitt at en faktisk eksperimentell test vil være tilgjengelig snart, er det verdt å utforske dem."

"Nå er det på tide å ta alvorlig muligheten for at det finnes andre gjenstander som kan være like massive og kompakte som svarte hull, " sa Vitor Cardoso, fysiker ved Lisboa Universitet i Portugal, som var en del av den tidligere studien på nonspinning ormehull. "Dette er en av de mest spennende tingene vi kan gjøre med gravitasjonsbølger."

Copyright 2018 SPACE.com , et kjøpsselskap . Alle rettigheter reservert. Dette materialet kan ikke bli publisert, kringkastet, omskrevet eller omfordelt.