如果黑洞掉進蟲洞會發生什麼？

一項新的研究表明，如果蟲洞存在，科學家可能有一天會發現黑洞落入其中。

一項新的研究發現，天文學家們認為，他們也許能夠利用時空中稱為引力波的漣漪探測掉進蟲洞的黑洞，但前提是蟲洞要確實存在，而且這種情況曾經發生過。

愛因斯坦在1916年首次預言了引力波的存在，根據他的說法，引力是由質量扭曲空間和時間的方式造成的。當兩個或兩個以上的物體在一個引力場中運動時，它們會產生以光速傳播的引力波，沿著這一過程拉伸和壓縮時空。

引力波異常難以探測，因為它們極其微弱，甚至愛因斯坦也不確定它們是否真的存在，以及它們是否會被發現。科學家們在《重力波幹涉儀》中首次使用重力波幹涉儀探測到重力波（LIGO）的科學家們在2016年首次報導了引力波。

黑洞與蟲洞

黑洞

引力波觀測站已經探測到超過20次的巨大碰撞，這些碰撞發生在超高密度和大質量物體之間，比如黑洞中子星。然而，理論上可能存在更多的外來物體，比如蟲洞，它們的碰撞也會產生科學家可以探測到的引力信號。

蟲洞是時空中的隧道，理論上，它可以在時空中的任何地方旅行，甚至可以進入另一個宇宙。愛因斯坦的廣義相對論允許蟲洞的可能性，儘管它們是否真的存在是另一回事。

原則上，所有的蟲洞都是不穩定的，在它們打開的瞬間就關閉了。唯一能使它們保持開放和可穿越的方法是用一種具有所謂「負質量」的奇異物質，這種奇異的物質具有奇異的性質，包括從標準引力場飛走，而不是像正常物質一樣向它墜落。沒有人知道這種奇異物質是否真的存在。

在許多方面，蟲洞類似於黑洞。這兩種類型的物體都非常密集，對它們大小的物體都有強大的引力。主要區別在於，理論上沒有任何物體能夠在進入黑洞的視界（逃離黑洞引力所需的速度超過光速的臨界值）後返回，而任何進入蟲洞的物體理論上都可以逆轉航向。

假設蟲洞可能存在，科學家們在一篇新論文中研究了黑洞圍繞蟲洞運行時產生的引力信號，這篇論文還沒有經過同行評審。研究人員還探索了當黑洞進入蟲洞的一個口，從蟲洞的另一個口出來進入時空中的另一個點，然後——假設黑洞和蟲洞相互引力束縛——又回到蟲洞，從另一邊冒出來時，會發生什麼。

無法逃脫

在計算機模型中，研究人員分析了質量為太陽5倍的黑洞與質量為太陽200倍、喉部比黑洞寬60倍的穩定可穿越蟲洞之間的相互作用。這些模型表明，當黑洞進出蟲洞時，會出現與目前所見不到的引力信號。

當兩個黑洞相互靠近時，它們的軌道速度就會增加，就像旋轉的花樣滑冰者把胳膊拉得更靠近身體。反過來，引力波的頻率上升。這些引力波產生的聲音是一種啁啾聲，就像人們在滑動哨子上快速增加音調一樣，因為頻率的任何增加都對應於音調的增加。

如果一個人看著一個黑洞螺旋進入一個蟲洞，你會看到一個啁啾聲，就像兩個黑洞相遇一樣，但是黑洞發出的引力信號會很快消失，因為它將大部分引力波輻射到蟲洞的另一邊。（相比之下，當兩個黑洞相撞時，結果是引力波的巨大爆發。）

如果一個人看到一個黑洞從蟲洞裡冒出來，你會看到一個「反啁啾」，特別是，當黑洞遠離蟲洞時，來自黑洞的引力波的頻率會降低。

當黑洞不斷進出蟲洞的每個口時，它會產生一個周期的啁啾和反啁啾。每次啁啾和反啁啾之間的時間長度會隨著時間的推移而縮短，直到黑洞卡在蟲洞的喉部。探測到這種引力信號可能支持蟲洞的存在。

「雖然蟲洞是非常非常投機的，但我們可能有能力證明或至少給它們的存在可信度的事實是相當酷的，」研究的合著者、位於納什維爾的範德比爾特大學的物理學家威廉·加貝拉告訴space.com。

在這種情況下，黑洞最終會停止從蟲洞裡掉出來，並在它的喉嚨附近定居下來。這樣一個結局的結果取決於在蟲洞喉嚨裡發現的奇異物質的完全推測性質。一種可能是黑洞有效地增加了蟲洞的質量，而且蟲洞可能沒有足夠的外來物質來保持穩定。加貝拉說，也許由此產生的時空分裂導致黑洞以大量引力波的形式將其質量轉化為能量。

只要蟲洞的質量比它遇到的任何黑洞都大，它就應該保持穩定。加貝拉說：「如果一個蟲洞遇到一個更大的黑洞，這個黑洞可能會破壞蟲洞的外來物質，足以使蟲洞不穩定，導致它坍塌，並有可能形成一個新的黑洞。」

如果一個黑洞只夾住了一個蟲洞的邊緣，而黑洞的一部分進入了蟲洞的口中，而其他部分則留在了蟲洞的外面，那麼會發生什麼情況，目前仍不清楚。加貝拉說：」我懷疑在黑洞視界會有一些瘋狂的行為導致更多的引力波和更多的能量損失。這樣的碰撞也可能破壞蟲洞的奇異物質，導致一個不穩定的蟲洞。」

加貝拉說，未來的研究可以探索蟲洞的外來物質與任何進入蟲洞的正常物質之間的相互作用，以及更複雜的情況，比如如果蟲洞在旋轉，可能會發生什麼。他補充說，其他研究方向可以研究引力波如何在這些情況下與正常物質和外來物質相互作用，以及「蟲洞之間可能出現的各種軌道。」