“向新世界出發(fā)”的蟲洞隱藏在銀心
銀河系中心寄居了一個(gè)超大質(zhì)量的黑洞怪獸,可能連接了一個(gè)怪異的蟲洞,人們對(duì)銀河系核心的“超級(jí)怪獸”——黑洞有了更多的認(rèn)識(shí),形成了主流的共識(shí)。對(duì)銀心區(qū)域的探測(cè)和分析不會(huì)停留在現(xiàn)有的水平,復(fù)旦大學(xué)的科研人員在觀測(cè)中發(fā)現(xiàn),銀河系中心或天文學(xué)概念的人馬座A源可能隱居了一個(gè)蟲洞,人們對(duì)銀心蟲洞的奇異性遠(yuǎn)未達(dá)到透徹理解的程度。復(fù)旦大學(xué)的研究員李子龍和科西莫·斑比發(fā)揚(yáng)了創(chuàng)新精神,他們?cè)谝黄l(fā)給arXiv網(wǎng)站的文章中提出了一個(gè)大膽的假說,純粹理論性的假說有可能得到天文觀測(cè)的證實(shí),他們?cè)O(shè)想將一個(gè)特別精致的儀器安置到一部世界上功能最強(qiáng)大的望遠(yuǎn)鏡上,用于探測(cè)從銀心蟲洞周圍的物體發(fā)射的信號(hào),特別的信號(hào)可能證實(shí)在銀河系中心寄居了一個(gè)蟲洞。
人馬座A源或SgrA﹡位于銀河系的核心區(qū)域,從銀心區(qū)發(fā)出了強(qiáng)大的射電波信號(hào),長(zhǎng)期以來,天文學(xué)家一直懷疑在銀心寄居了一個(gè)質(zhì)量大約為太陽質(zhì)量400萬倍的超大黑洞,他們追蹤了在黑洞視界附近活動(dòng)的恒星,形成了一個(gè)普遍性的認(rèn)識(shí),超大質(zhì)量的銀心黑洞確實(shí)存在。但目前對(duì)超大質(zhì)量黑洞的認(rèn)識(shí)仍然是一個(gè)難以破解的難題,天文學(xué)家接收了銀心超大質(zhì)量黑洞發(fā)出的信號(hào),他們后來發(fā)現(xiàn),在宇宙絕大多數(shù)星系的中心隱居了一個(gè)超大質(zhì)量黑洞,最近和最遠(yuǎn)的星系都有超大質(zhì)量黑洞的巨大引力作用,超強(qiáng)功能的望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)了最遙遠(yuǎn)的星系,它們是人們已知的宇宙中最年輕的星系,在最年輕星系的中心同樣隱居了一個(gè)巨無霸的超大黑洞。

超大質(zhì)量黑洞吸收了巨量的氣體物質(zhì),科學(xué)家給出了合乎邏輯的解釋,黑洞在成長(zhǎng)過程中囤積了大量的氣體物質(zhì),在漫長(zhǎng)的時(shí)間長(zhǎng)河中,黑洞不斷地吞食周圍的氣體、恒星和其它星系物體??茖W(xué)家對(duì)一個(gè)問題感到迷惑不解,最早期或最年輕的星系似乎缺少足夠的時(shí)間去吞噬大量的物質(zhì),黑洞的超大質(zhì)量如何形成?天文學(xué)家分析了黑洞的物質(zhì)來源機(jī)制,物質(zhì)和時(shí)間去哪兒了?年輕星系中心的黑洞從哪兒取得了超大質(zhì)量?李子龍和斑比兩位研究人員認(rèn)為,從愛因斯坦的狹義和廣義相對(duì)論可以解釋和推斷從SgrA﹡和其它星系中心觀測(cè)的結(jié)果,但廣義相對(duì)論不適合量子物理學(xué)的領(lǐng)域,不能回答或回避了超大質(zhì)量黑洞形成的問題,黑洞不僅變得強(qiáng)大,而且變強(qiáng)變大的速度十分迅速。
星系中心超大質(zhì)量黑洞的形成有一些理論的解釋,原初蟲洞概念可以解釋超大質(zhì)量黑洞形成的過程,巨大質(zhì)量在星系中心的堆積與某種物理機(jī)制有關(guān),蟲洞沒有固體的表面,可能模仿了黑洞的事件視界,蟲洞是在早期宇宙中自然產(chǎn)生的,它們?cè)谟钪娴呐蛎涍^程中逐漸成長(zhǎng)和延伸,人們觀測(cè)到的蟲洞可能發(fā)生了非常大的紅移現(xiàn)象。星系紅移證明了,年輕星系發(fā)出的光線經(jīng)過了數(shù)十億光年遠(yuǎn)的旅行,星系光線的頻率移動(dòng)到了電磁光譜線的最紅端。早期星系中心的蟲洞模仿了黑洞的特征,蟲洞在宇宙大爆炸的時(shí)刻形成,它們?cè)阢y河系中心產(chǎn)生的引力相當(dāng)于數(shù)百萬顆太陽質(zhì)量產(chǎn)生的引力。蟲洞不是黑洞,但有一些黑洞的特征,在最早期星系的核心隱居了超大質(zhì)量的黑洞,而巨大的蟲洞連接了宇宙中各個(gè)不相干的時(shí)空區(qū)域。

蟲洞如何連接不同的時(shí)空區(qū)域?物質(zhì)在蟲洞中如何穿越?這些問題成了天體物理學(xué)的重大謎題。銀心蟲洞的假說似乎成了理論物理學(xué)家的偏好和科幻小說家創(chuàng)作的主題,但李子龍和斑比不是局限于純粹理論的推導(dǎo),而是設(shè)想了一個(gè)功能強(qiáng)大的探測(cè)器,用于探測(cè)從空間等離子體發(fā)出的射線,有一種等離子體輻射源十分靠近SgrA﹡黑洞或假設(shè)的銀心蟲洞。兩位研究員打算將儀器安放在歐洲航天局(ESO)的非常大型望遠(yuǎn)鏡(VLT),智利北部的阿塔卡馬沙漠適合天文觀測(cè),VLT在觀測(cè)銀河系中心區(qū)域時(shí)有前所未有的精確性,通過分析帶電氣體或等離子體發(fā)出的射線輻射信號(hào),天文學(xué)家可能在SgrA﹡發(fā)現(xiàn)超大質(zhì)量的天體,寄居在SgrA﹡的天體可能是一個(gè)蟲洞,從黑洞視界或蟲洞周圍的等離子體發(fā)出了十分不同的信號(hào),理論假想的蟲洞在物理尺度上似乎比超大質(zhì)量的黑洞小一些。
李子龍和斑比設(shè)想在實(shí)驗(yàn)室建構(gòu)一個(gè)熱等離子體模型,等離子體靠近一個(gè)假想的黑洞或蟲洞,等離子體在引力的巨大作用下陷入了彎曲的時(shí)空。有兩種十分不同的輻射信號(hào)源,可能是蟲洞發(fā)出了輻射信號(hào),這將是非常窄的發(fā)射譜線;可能是黑洞發(fā)出了輻射信號(hào)源,這將會(huì)是寬而歪斜的發(fā)射譜線,這是狹義和廣義相對(duì)論效應(yīng)產(chǎn)生的結(jié)果。李子龍和斑比建構(gòu)了十分奇特的理論模型,支持和反對(duì)的觀點(diǎn)都相當(dāng)困難,今后的幾年,人們只能期待從精密儀器獲得檢驗(yàn)的數(shù)據(jù)。從黑洞或蟲洞周圍的等離子體發(fā)出了輻射,對(duì)輻射的類型進(jìn)行分析,科學(xué)家將最終做出判斷,或是在SgrA﹡隱居了一個(gè)黑洞、或是在SgrA﹡隱居了一個(gè)蟲洞。蟲洞真實(shí)性的機(jī)會(huì)微小,假如在銀河系中心寄居了一個(gè)真正的蟲洞,那么宇宙學(xué)教科書將會(huì)重新改寫,人們對(duì)宇宙形成和宇宙結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)將會(huì)發(fā)生非同尋常的變化。

(編譯:2014-5-30)