不是黑洞併合引發時空漣漪？新理論稱重力波可能源自蟲洞

【Technews科技新報】科學儀器近兩年來陸續探測到重力波，由雙黑洞或雙中子星併合引發，但是，這些時空漣漪事實上有可能不是來自黑洞或中子星，而是其他物體嗎？一個歐洲物理學家團隊對此提出新理論，認為重力波也可能來自連接兩個時空的蟲洞。

重力波是時空本身結構中的漣漪，在愛因斯坦廣義相對論中，重力是時空曲率所產生的一種現象，質量可以導致這種曲率，當物質在時空中運動時，附近曲率會隨之改變，而大質量物體運動時所產生的曲率變化會以光速像波一樣向外傳播，這一傳播現象就是重力波。

LIGO（激光干涉重力波天文台）於 2016 年首度檢測到 13 億年前兩個黑洞融合產生的重力波，之後又陸續檢測到其他重力波事件，但一份發布在《Physical Review D》期刊的論文卻提出另一種解釋：如果重力波來源並不是黑洞，而是諸如蟲洞的奇特緻密天體（exotic compact objects，ECOs）呢？

畢竟天文學家從來沒有「實際」觀測過黑洞，而是透過大量實驗、理論模型與間接觀測（某個地方質量異常大、引力異常強等）來推斷黑洞的存在與位置；雖然迄今為止，科學家也都沒有觀察過蟲洞存在的證據，但一般認為這是因為蟲洞很難和黑洞區分。

蟲洞（wormhole）又稱愛因斯坦-羅森橋（Einstein—Rosen bridge），是宇宙中一種連接兩個不同時空的假想狹窄隧道，1930 年代愛因斯坦及納森·羅森在研究引力場方程時，假設黑洞與白洞透過蟲洞連接，認為透過蟲洞可以完成瞬時空間轉移或者時間旅行。

和黑洞不同的是，蟲洞沒有事件視界。在黑洞併合前的最後一秒，重力波振幅會達到峰值，併合後則經歷衰盪（ringdown）階段趨於穩定（振幅急劇減小至零），荷語天主教魯汶大學的西班牙籍天文學家 Pablo Bueno 與 Pablo A. Cano 認為問題就在於此，由於黑洞事件視界的存在，迄今觀察到的重力波訊號都在幾分鐘後完全消失；但若事件視界不存在，則重力波振蕩（oscillation）訊號不會完全消失，而是在一段時間後產生一陣陣迴音，類似於你往一口深井大喊後的迴音。

愛因斯坦廣義相對論中對黑洞的描述是這樣：一個質量大到附近物質或輻射都無法逃離其重力場的天體，而黑洞周圍存在一種時空曲隔界線「事件視界（event horizon）」，在極巨大重力影響下，黑洞附近的逃逸速度大於光速，使得任何光線都不可能從事件視界內部逃脫。

有趣的是，無論是黑洞還是蟲洞，兩者經歷的衰盪階段很相似，研究人員說，我們需要進一步確定迴音是否存在以區別兩種天體。不過我們目前沒有合適的理論模型可以參考研究，雖然已有幾個團隊開始分析 LIGO 原始數據，但研究成果不一定為人接受。總之，時間與技術演進將告訴我們這些迴音是否存在，如果結果是對的，將是物理學史上最偉大的發現之一。

（首圖來源：Pixabay）

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