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我们如何能在银河系中找到隐藏的虫洞?

虫洞是连接时空两个独立区域的假想概念。但如果银河系中有虫洞,我们或许可以通过寻找其附近异常运行的恒星来探测它。

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一项新的研究概述了一种可能的方法,用于在银河系中心——那里居住着一个超大质量黑洞(如下图所示艺术家概念图)——寻找虫洞。图片来源:NASA/JPL-Caltech

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如果我们的星系中心存在虫洞,我们如何得知?两位物理学家提出,仔细观察围绕银河系超大质量黑洞运行的恒星的运动,可能有助于科学家开始检测。研究人员在《物理评论 D》期刊上发表了这一想法的最新论文

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虫洞是连接时空两个独立区域的假想概念。虫洞常常出现在科幻叙事中,例如2014年的电影《星际穿越》,它们是穿越浩瀚宇宙中A点到B点的便捷方式。物理学家有许多理论描述了虫洞(如果存在的话)可能的行为方式,但尚未发现任何虫洞。

穿越虫洞

中国扬州大学的戴德昌和纽约州立大学布法罗分校的Dejan Stojkovic决定着手解决科学家如何检验银河系中心是否存在虫洞的问题。

要做到这一点,虫洞必须是“可穿越的”。这种类型的虫洞,时空会从虫洞的两侧急剧弯曲,在中间一个狭窄的“口”处相遇,这个口包含一个黑洞(例如,银河系中心的超大质量黑洞)。

可穿越的虫洞允许信息从一侧——比如光或引力影响——穿过到另一侧。这是两位物理学家关于检验银河系中心是否存在虫洞的提议的关键。如果一个虫洞连接了我们星系的中心和一个遥远的宇宙区域,那么靠近我们这一侧虫洞的物体将会感受到虫洞另一侧物体的引力拉扯。

微小的引力变化

两位研究人员计算出,一颗质量是我们太阳几倍的恒星在假想虫洞的另一侧运行,可能会影响S2的轨道。S2是一颗近距离绕着我们星系中心黑洞运行的恒星。这种影响会很小,对S2的预期引力加速度造成的改变大约是地球上引力强度的千万分之一。以天文学家目前对S2恒星的所有观测能力,他们只能探测到大约这个大小100倍的变化。

所以,目前的能力还不够,但“并不离谱,”Stojkovic说。他表示,如果存在的话,随着对S2的更多观测,大约十年后或许有可能探测到如此微小的变化。

需要注意的是,仅仅看到如此微小的引力加速度,并不能确定这种效应是否通过虫洞产生。这种效应可能来自银河系中的某个物体(在这个假想虫洞的“我们这一侧”)。如果科学家们确实测量到S2上如此细微的引力变化,他们将需要进行大量的建模来理解引力效应可能来自何处。Stojkovic说,如果他们能够排除所有更可能性的原因,那么这或许就是一个虫洞。

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