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突破【4166.com】:爱因斯坦的相对论再次经历了疯

2019-11-03 10:35

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10月28日消息,一项新的研究概述了一种检测投机现象的方法,该方法长期以来一直吸引着科幻爱好者的想像力:虫洞在两个时空区域之间形成通道。这样的途径可以将我们宇宙的一个区域连接到我们宇宙中的另一个时间和/或位置,或者完全连接到另一个宇宙。近期,物理学家描述了一种检测这些桥的技术。

爱因斯坦的广义相对论第一次在一个新的背景下被证实:在银河系中最极端的引力场中,这是由人马座A*创造的,位于我们星系中心的超大质量黑洞。将26年的观测带到一个令人惊异的高潮,一颗名为S2的恒星在环绕黑洞的轨道上刚刚通过了最近的一段距离,它的表现和相对论预测的完全一样。马克斯·普朗克外星物理研究所的天体物理学家赖因哈德·根泽尔(Reinhard Genzel)说:“这是我们第二次在银河系中心观察到S2在黑洞周围的近距离移动。但这一次,由于仪器的改进,我们能够以前所未有的分辨率观测到这颗恒星。几年来,我们一直在为这一事件进行紧张的准备,因为我们想充分利用这一独特的机会,观察一般相对论效应。”

是否存在虫洞尚待争论。但是,近期发表于《物理评论D》上的一篇论文中,物理学家描述了一种检测这些桥的技术。

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该方法的重点是在人马座A *周围发现一个虫洞,该虫洞被认为是银河系中心的一个超大质量黑洞。尽管那里没有虫洞的迹象,但在这里寻找虫洞是一个不错的地方,因为虫洞预计需要极端的引力条件,例如存在于超大质量黑洞中的引力条件。

其中有三颗S-恒星(不要与S型恒星混淆)在靠近人马座A*的轨道上,人马座A*黑洞质量大致相当于400万个太阳。S2,在它的椭圆轨道上,是两颗离环心黑洞最近的恒星之一。它距离星系中心只有17光时的距离,大约是太阳和海王星之间距离的四倍。对我们来说,这似乎是一条很长的路,但当你处理的东西有一个超大质量黑洞的引力时,它是非常危险的。人马座A*的作用非常强烈,使恒星的速度达到每小时2500万公里,几乎是光速的3%。根据相对论,当S2如此接近时,黑洞的引力效应应该会将恒星的光线拉伸成更长的波长,朝向电磁光谱的红色端。这是一个众所周知的现象,称为引力红移。然而,在人马座A*周围观察它并不是一件简单的事情。首先,它离我们26000光年远。此外,该地区笼罩在厚厚的星际尘埃云中,这使得可见光无法观测。

在新论文中,科学家写道,如果在射手座A *上确实存在虫洞,则附近恒星将受到通道另一端恒星引力的影响。结果,有可能通过搜索射手座A *附近恒星的预期轨道中的小偏差来检测虫洞的存在。

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“如果您有两颗恒星,虫洞的每一侧各有一颗,那么我们这一侧的恒星应该感受到另一侧恒星的引力影响。引力会穿过虫洞,” Dejan Stojkovic博士说,布法罗艺术与科学学院大学的宇宙学家和物理学教授。“因此,如果将人马座A *周围恒星的预期轨道标出,如果那里有虫洞而另一侧有恒星,则应该看到与该轨道的偏离。”

研究小组在欧洲南方天文台的甚大望远镜上使用了一些仪器来观察这颗恒星的中心线。SINFONI,GRAVITY和NACO都有红外和近红外传感器,它们可以穿透灰尘来拾取红外光源。利用这些仪器,研究小组测量了S2围绕人马座A*旋转时的速度,并绘制了它的轨道图。他们得到了他们所期望的结果。新的测量非常清楚地揭示了红移,这是第一次在超大质量黑洞附近直接探测到红移,这再次证明了爱因斯坦的广义相对论。马克斯·普朗克外星物理研究所的天体物理学家弗兰克·艾森豪尔(Frank Eisenhauer)说:“大约两年前,我们对S2与引力的首次观测已经表明,我们将拥有理想的黑洞实验室。”在近距离飞行过程中,我们甚至可以探测到大多数图像上黑洞周围的微弱光,这使我们能够精确地跟踪恒星的轨道,最终导致在S2光谱中探测到引力红移。最近,一个三体恒星系统,整个星系弯曲空间,以及引力波的发现,都证明了物理学与爱因斯坦有百年历史的理论是一致的。那么为什么科学家们一直在测试它呢?因为如果在某些情况下它会不成立,这将标志着我们理解宇宙的方式发生了深刻的变化,从而需要一种新的物理形式。如果相对论要被破坏,它很可能只有在绝对极端的条件下才会破坏。欧洲南方天文台的天体物理学家表示:“在太阳系中,我们只能在某些情况下测试物理定律。因此,在天文学中,检验这些定律在引力场更强的地方仍然有效是非常重要的。”相对论仍在继续。

斯托伊科维奇由中国扬州大学和凯斯西储大学的第一作者戴德昌博士进行了这项研究。

【本文作者趣味说授权维权骑士士值品牌馆】分发

仔细观察S2,一颗射手座A *绕星运行

斯托伊科维奇指出,一旦发现虫洞,它们就不会像科幻小说所预想的那样。

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