重力波來源不只緻密天體碰撞,也可能是科幻曲速引擎失效

2024-06-25     十輪網

曲速引擎目前是僅存於科幻小說的先進太空推進系統,但一群來自英國、德國的科學家最近研究曲速引擎背後科學原理,推測曲速引擎失效後或許會引起可被人類偵測到的重力波。

以光速前往距離太陽最近的「比鄰星」恆星系統尚需4年光景,更談不上目前人類太空推進技術遠不及光速,離開太陽系這個遠大抱負因該直存於想像中。

受愛因斯坦啟發,物理學家米給爾·阿庫別瑞(Miguel Alcubierre)在1994年首次對曲速引擎(Warp Drive)進行數學建模,根據他的說法,曲速引擎是種由負能量(Negative energy)或負物質(Negative matter)推動的假想超光速推進系統,能通過曲速驅動機制實現比光速更快的旅行(相對於外部觀察者)。

簡而言之,曲速引擎並非將飛船加速至超光速,而是通過在飛船周圍創造一種「曲速泡」扭曲時空,使飛船前方空間收縮、後方空間膨脹,飛船便在扭曲時空中短時間內航行極遠程,於不破壞廣義相對論前提下進行超光速飛行。

曲速引擎在飛船周圍扭曲時空示意圖。(Source:Д.Ильин: vectorization, CC0, via Wikimedia Commons)

最大問題在於該模型需要負能量,而目前技術還無法理解或實現這點。雖然科學家不會建造曲速引擎,但仍能使用數學模擬其他潛在行為,比如英國倫敦瑪麗皇后大學天體物理學家Katy Clough與卡迪夫大學Sebastian Khan、德國馬克斯·普朗克引力物理研究所Tim Dietrich合作,探討萬一曲速引擎失效、故障,是否會發出可被雷射探測器如:LIGO、LISA天文台偵測到的重力波。

團隊意識到,目前還沒有任何已知物理機制可以穩定維持曲速泡,我們需要以某種方式控制壓力對曲速流體密度的變化,類似核融合實驗中需以雷射限制電漿,因此太空若有高等外星文明的曲速引擎故障失效,導致曲速泡破裂,便會因突然劇烈改變時空而產生強大重力波信號。

通過分析此類事件能量與重力波如何輻射,研究人員推測先進曲速引擎失效的重力波信號強度、頻率取決於曲速泡大小。

論文中,研究人員假設存在一個1公里寬的曲速泡與10%光速行進的飛船,若重力波信號足夠強,應該會產生300 kHz信號,且可在距離我們326萬光年範圍內偵測到。

此外,曲速引擎失效產生的重力波特徵與天體整合之重力波不同,前者會以突發形式出現,隨後出現特定振蕩周期;整體來說,該信號與重力波探測器觀察到的典型緻密雙星整合不一樣,而更類似不穩定中子星坍塌、雙黑洞正面碰撞等事件。

我們不知道用來建造曲速引擎的物質類型,因此不知道它在宇宙傳播時是否與正常物質相互作用,也無法直接檢測相關信號,但若高等外星文明已經弄清楚如何建造並使用曲速引擎,現有天文台或許能探測到一絲痕跡。

(首圖來源:pixabay)

文章來源: https://twgreatdaily.com/zh-mo/6cfcede29e02d539b5ebe31e039f6a6a.html