2010-08-06

我們的宇宙身在更大的宇宙之中?

Our universe at home within a larger universe? So suggests wormhole research
http://www.physorg.com/news189792839.html

April 6, 2010

(PhysOrg.com) -- 若有某個蟲洞(wormhole)為某個更大宇宙中之黑洞的一部份,我們的宇宙有可能位於其中嗎?

來自 Indiana 大學理論物理學家 Nikodem Poplawski 在 Physics Letters B 的論文中提出「(我們的)宇宙誕生自蟲洞(又稱為 Einstein-Rosen Bridge)內部」這樣的情節。此論文的最終版本將在 3/29 上線,並於 4/12 刊載在印刷版中。

Poplawski 利用基於歐幾里德之座標系統 -- 稱為等向座標(isotropic coordinates) -- 來描述某個黑洞的重力場,並將一重粒子進入黑洞的輻射測地線運動(radial geodesic motion)塑模。在利用二種不同類型黑洞(分別是 Schwarzschild 與 Einstein-Rosen,二者均為廣義相對論在數學上的合法解)的事相面(event horizon,即黑洞的邊界)來研究輻射運動時,Poplawski 坦承,唯有實驗或觀測才能夠揭露一粒子落入某個真實黑洞時的運動。但他也提到,因為觀測者只能看見黑洞外側,所以除非觀測者能進入或居住其中,否則將無法觀測到內部。

"若我們的宇宙位於某個更大宇宙的某個黑洞內,則能滿足此條件," 他說。"因為愛因斯坦的廣義相對論並沒有「選定」時間方向,若物質通過某個「未來」事相面的重力崩潰能形成黑洞的話,那麼相反的過程也有可能存在。這樣個過程可描述成一個爆發中的白洞(white hole):物質從「過去」事相面中浮現,如「擴大中的宇宙」"

白洞藉由 Einstein-Rosen bridge(蟲洞,愛因斯坦--羅森橋)連結到一黑洞,而且在假設上是一個時間逆轉的黑洞。Poplawski 的論文指出,也許所有天體物理學的黑洞(不只 Schwarzschild 與 Einstein-Rosen 黑洞)都有 Einstein-Rosen bridges,而每個黑洞都有一個新宇宙在內,那與黑洞同時形成。

"據此,我們的宇宙可能從某個存在於其他宇宙中的黑洞內形成," 他說。

藉由持續研究一個塵埃之球(sphere of dust)在等向座標中的崩潰,並藉此將目前的研究應用到其他類型的黑洞,那麼「宇宙從 Einstein-Rosen 黑洞之內誕生」的觀點,將能避免科學家在大霹靂理論中所看見的問題以及「黑洞資訊喪失問題」,那宣稱所有關於物質的資訊在物質通過事相面時喪失(接著能無懼量子物理學定律)。

Poplawski 表示,「在等向座標中宇宙如同黑洞」這樣的模型,能解釋宇宙膨脹的起源。

Poplawski 是 IU 物理系的一位研究助理。他從 Indiana 大學取得物理碩、博士學位,從波蘭的 Warsaw 大學取得天文學碩士學位。

※ 相關報導:

* Radial motion into an Einstein–Rosen bridge
http://dx.doi.org/10.1016/j.physletb.2010.03.029
Nikodem J. Poplawski
Physics Letters B, Volume 687, Issues 2-3, 12
April 2010, Pages 110-113
doi: 10.1016/j.physletb.2010.03.029
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1 則留言:

fsj 提到...

黑洞新發現 宇宙論可能改寫

法新社/陳正杰 2010/08/26

(法新社巴黎25日電) 科學家今天表示,最早的「超大」黑洞在形成宇宙的「大爆炸」(the Big Bang)發生之後不久便已出現,而這項發現可能重寫星系形成的理論。

一般的黑洞是物質的實體,它的重力極大,以致於連光線都會被吸收而無法逃脫。

但一般黑洞比起超大黑洞是小巫見大巫,自從第1個超大黑洞在12年前發現以來,天文學家便做成結論,認為每個星系,包括太陽系所在的銀河系,在核心都有1個超大黑洞,有些達到太陽的數十億倍之大。

超大黑洞聽起來像是科幻小說的現象,因為它能吞噬任何接近它重力範圍的恆星和行星。

但天體物理學家說,這可能不全然是壞事。黑洞吸進和攪和星際氣體,也可能會是1股創造的力量,有助製造新的星球和太陽系。

這項研究刊登在「自然」(Nature)期刊。研究團隊的領導人之一是蘇黎世大學(Zurich University)理論物理學教授梅爾(Lucio Mayer)。他表示,在形成宇宙的大爆炸發生之後大約10億年,最早的超大黑洞便已出現。大爆炸發生的時間是在大約140億年前。

這個團隊利用超級電腦製作的模擬狀況顯示,巨大的星系原型互撞,合在一起成為緊密的氣體雲,接著因為重力發生塌陷,最終形成超大黑洞。

根據傳統理論,星系是逐步形成,重力先把小的實體拉在一起,逐步形成較大的結構。但新刊出的論文挑戰這個理論。

論文共同撰寫人俄亥俄州立大學(Ohio StateUniversity)的卡山吉第斯(Stelios Kazantzidis)表示:「我們的結果顯示這些大型結構,包括星系和超大黑洞,在宇宙生成的歷史中很快成形。」

如果確實如此,對宇宙學的影響可能十分深遠。

卡山吉第斯說:「比方說,星系的成份和它中央黑洞的質量同步成長的標準理論就必須修正。」

他說:「我們的模型顯示,黑洞成長速度超過星系本身。因此黑洞可能完全不受星系成長的節制,而是星系受黑洞成長的節制。」

這次電腦模擬是以最近的發現為依據,也就是最早的星系出現的時機與大爆炸發生的時間差,不像原本想像那麼久遠。而且這些星系的恆星大小遠遠超過目前的恆星,可以是太陽的300倍大。

這次模擬也假定合在一起的星系會比過去認知的更小、密度更高。

在新的模型中,合併星系中央的氣體和灰塵濃縮形成緊密的碟狀。

這個碟狀結構趨於不穩,氣體和灰塵進一步收縮,形成密度更高的雲,最終形成超大黑洞。



◆ 水蛇座發現類太陽系 行星數創紀錄

【楊明暐/綜合報導】2010-08-26 中國時報

天文學家在距離地球一二七光年的水蛇座(Hydrus)發現一個類似太陽系的行星系統,內有五到七顆行星圍繞著恆星「HD一○一八○」旋轉。這是迄今所發現行星數量最多的一個太陽系外行星系統,研究成果發表在《天文與天體物理學報》。

負責這項研究的瑞士日內瓦大學天文學家羅維斯表示,他們用歐洲南方天文台(ESO)的「高精度視向速度行星搜索器」(HARPS),觀測HD一○一八○光線晃動情況,從而確認了這些行星的存在。

羅維斯的團隊估算,至少有五顆質量為地球的十三到廿五倍、型態類似海王星的行星,以接近圓形的軌道環繞HD一○一八○,與恆星的距離都比火星到太陽的距離近。這五顆行星可能由岩石和冰構成,擁有固態核心,大氣層很可能是氫氣或氦氣,並不適合生物生存。

除了觀察到上述五顆行星的清晰訊號,研究人員還發現兩個較微弱的訊號,可能是第六和第七顆行星。第六顆可能類似土星,質量約為地球的六十五倍。值得注意的是第七顆,質量約為地球的一.四倍,若確證屬實,將是迄今所知質量最小的太陽系外行星。

研究人員還推斷,這顆行星與HD一○一八○的距離只有地球到太陽距離的五十分之一,公轉周期只有一.二個地球日。

科學家十五年來約發現五百顆太陽系外行星,但至少擁有三顆行星的「類太陽系」僅十五個。絕大多數太陽系外行星是氣體巨星,質量為地球的數百倍甚至數千倍,幾乎不可能有生命存在。