引力波回声证明霍金量子黑洞的假定或与相对论猜测天壤之别

放大字体  缩小字体 2020-01-23 15:59:16  阅读:6016 作者:责任编辑。王凤仪0768

引力波信号中的"回声"标明,黑洞的事情视界或许比科学家现在以为的要杂乱得多。滑铁卢大学研讨报告标明:初次打听性地勘探到了这些引力波回声,这些引力波回声是由新构成黑洞周围的微观量子“fuzz”形成。引力波是时空结构中的涟漪,由空间中质量大、细密的天体的磕碰发生(如黑洞或中子星等)。滑铁卢大学物理学和天文学教授尼亚耶什·阿夫肖迪(Niayesh Afshordi)解说说:

依据爱因斯坦的广义相对论,一旦黑洞经过一个被称为事情视界的不回来点,任何东西都无法逃脱其引力。这是科学家们很长一段时刻以来的了解,直到史蒂芬·霍金使用量子力学猜测量子粒子会渐渐从黑洞中“走漏”出来,在学术上咱们现在称之为霍金辐射。在勘探到引力波之前,科学家们一向无法经过试验承认是否有物质逃离黑洞。假如霍金辐射的量子fuzz的确存在于黑洞周围,引力波或许会从其上反弹。

这将在首要引力磕碰事情之后发生较小的引力波信号,相似于重复回声。德国马克斯·普朗克学会的阿夫肖迪和合著者贾赫德·阿贝迪报告了这些重复回声的开始发现:供给了试验依据,标明黑洞或许与爱因斯坦的相对论猜测天壤之别,没有事情视界。研讨使用了LIGO/Virgo引力波勘探器记载中子星磕碰第一次观测到的引力波数据。观测到的引力波回声与黑洞模型猜测的模仿回声相匹配,黑洞模型解说了量子力学和霍金辐射的影响。

其研讨结果仍然是打听性的,由于看到的东西是由勘探器中随机噪音形成的或许性很小,但随着发现更多的比如,这种或许性变得更小了。已然科学家知道了正在寻觅的是什么,就能够寻觅更多的比如,并对这些信号有更有力的承认。这样的承认将是第一次直接勘探时空的量子结构。其宣布在《宇宙学与天体物理学》期刊上,并获得了布克特宇宙学奖一等奖。初次直接观测到双星中子星(BNS)兼并是多信使天文学的分水岭时刻。

但是,来自GW170817的引力波只在双星中子星兼并之前被观测到,但电磁观测都是在兼并事情之后进行的。虽然在广义相对论中兼并后的引力波信号太弱小(给定电流勘探器的灵敏度),但在本研讨初次打听性地勘探到兼并后引力波“回声”来自高速旋转的“黑洞”残余物。回声或许在用奇特的普朗克标准结构,替代事情视界不同量子黑洞模型中得到预期,并在双星黑洞兼并事情中找到了开始依据。回声频率被log M(以普朗克单位标明)按捺的现实使其正好处于LIGO灵敏度窗口。

所以能够经过在频率/时刻上相互相关两个检测器来构建与模型无关的最佳查找战略。研讨发现在双星中子星兼并大约1.0秒后,在回声信号72 Hz处开始勘探到回声,这与2.6M-2.7M⊙“黑洞”残骸的无量纲自旋为0.84-0.87时共同。考虑到一切“寻觅别处”的影响,发现显著性为4.2σ,或虚警概率为1.6×10^ 5,即在兼并后的预期频率/时刻窗口内,在3天内找不到超越4次的相似相互关。假如得到证明,这一发现将对量子黑洞物理学和双中子星兼并的天体物理学发生严重影响。

博科园|研讨/来自:滑铁卢大学

参阅期刊《宇宙学与天体物理学》

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