2017年,两个中子星之间的史诗般的碰撞确实是不断给予的科学礼物。当它们合并时,引力波在整个宇宙中荡漾开来。现在,该事件的回响可以证实关于黑洞已有数十年历史的假说。
2017年,两个中子星之间的史诗般的碰撞确实是不断给予的科学礼物。当它们合并时,引力波在整个宇宙中荡漾开来。现在,该事件的回响可以证实关于黑洞已有数十年历史的假说。
研究引力波数据的天文学家认为,他们已经发现了回声的证据-只有在存在霍金辐射产生的“量子模糊”的情况下才会发生回声。
加拿大滑铁卢大学的天文学家兼物理学家尼亚耶什·阿夫索迪说: “根据爱因斯坦的广义相对论,一旦黑洞经过了不返回点,即事件视界,就不会从黑洞的引力中逃脱。”
“这是科学家的长期了解,直到史蒂芬·霍金(Stephen Hawking)使用量子力学来预测量子粒子将缓慢地从黑洞中泄漏出来,我们现在将其称为霍金辐射。”
黑洞最著名的属性是其极强的引力。它如此强烈,以至于在广义相对论下,一旦某些东西偏离了比事件视界更近的位置,任何事情都无法达到逃逸速度。甚至宇宙中最快的东西-电磁辐射-都无法逃脱。
但是量子力学可以用广义相对论无法解释宇宙的细节。根据霍金在1974年提出的想法,当您添加量子力学时,黑洞确实会发出某些东西。这是电磁辐射的理论类型,适当地称为霍金辐射。
该理论发射看起来像受热物体产生的光谱,遵循黑体辐射规则,仅在这种情况下,它是黑洞的超重质量,导致发射超低能波。
这种辐射的存在意味着黑洞正在缓慢蒸发,解决了黑洞信息的悖论。但是,就像引力波直到几年前一样,到目前为止,它还是太微弱了,无法探测到。
实验室制造的黑洞类似物已经肯定似乎暗示说霍金辐射是真实的。但是引力波可以改变这种情况。因为如果霍金辐射是真实的,那么在黑洞 事件视界的外部应该存在量子“模糊”。而这种模糊会产生引力波回波。
阿夫索迪说: “直到最近才发现引力波,科学家才能实验确定是否有任何物质逃逸出黑洞。”
“如果黑洞周围确实存在引起霍金辐射的量子模糊,引力波可能会从黑洞中反弹,这将在主要引力碰撞事件之后产生较小的引力波信号,类似于重复回波。”
这就是Afshordi和他的同事,德国马克斯·普朗克重力物理研究所的宇宙学家贾赫德·阿贝迪(Jahed Abedi)认为他们可以在重力数据中检测到的。他们说,他们的结果与发射霍金辐射的模糊黑洞模型预测的模拟回波相匹配。
但是有一些警告。例如,去年对GW 150914的重力波数据进行的分析(第一个重力波检测)没有发现霍金辐射的证据。
此外,去年的另一项研究对迄今收集到的所有重力波信号进行了协调分析,以寻找重力波回波以及霍金辐射的证据。它发现回声“没有统计学意义的证据”。
实际上,我们的仪器仍可能不够灵敏,无法检测霍金辐射。而且Afshordi承认,团队检测到的信号实际上可能只是数据中的噪音。
找出的方法是在其他引力波数据集中寻找相似的信号。
阿夫索迪说: “现在科学家知道我们在寻找什么,我们可以寻找更多的例子,并对这些信号有更可靠的确认。”
“这样的确认将是对时空量子结构的第一个直接探究。”
这项研究已经发表在《宇宙学和天体物理学》杂志上。