ブラックホールの理論がひとつ覆る?地球最強のX線装置が仮説の反証を示す
Image: Randy Montoya/Sandia

ブラックホールの理論がひとつ覆る?地球最強のX線装置が仮説の反証を示す

プチブラックホールの挙動は、仮説と違ってた。

万一人間がブラックホールの中に入ってしまったら、またはブラックホールにうっかり近づいてしまっただけだとしても、その人は死んでしまいます。なのでブラックホールに近づくことはできませんし、幸い地球の近くにはブラックホールがないようです。でも地球上には、本物のブラックホールに吸い込まれる危険性なくブラックホールの研究ができる装置があります。米国のサンディア国立研究所にあるZマシンです。

Zマシンは地球上の研究環境ではもっとも強力な放射線源を持っていて、それによってブラックホールを取り囲んでいるのと同じようなプラズマ、そして電荷を帯びたガスを再現できます。そのZマシンの研究チームが5年間かけて行った実験で、従来の理論を覆しうる結果が出てきました。

ブラックホールは光をも吸い込んでしまうので、直接観測はできないとされています。でも今まさに吸い込まれつつあるものたちの渦巻きは「降着円盤」と呼ばれ、それを観測することでブラックホールの性質を間接的に知ることができるとされています。これまでその観測結果から、「降着円盤の中では鉄のイオン化が起きているのだけれど、イオン化によって本来現れるべき光子は降着円盤に現れてこない」という複雑な仮説が立てられました。そしてその現象を説明する裏付けとして、「共鳴オージェ崩壊仮説」という理論がその筋では広く信じられてきました。

研究チームはその仮説を裏付けるべく、ブラックホールと同様の環境をZマシンで作り出してみました。それは、コインサイズのシリコンのフィルムに対し、ブラックホール周辺に見られるのと同様のX線エネルギーを同じ密度であてることで実現されました。共鳴オージェ崩壊仮説が正しければ、光子を発することなくシリコン上でイオン化が起こると考えられていましたが、実験では「光子がなければ、イオンもない」と結論付けられたのです。

論文には、この研究が「実際の銀河の核の観測結果の理解を深めるのに役立つかもしれない」とあります。この論文は今年2017年8月発行の学術誌Physical Review Lettersに掲載されています。

この研究には参加していないマサチューセッツ工科大学ヘイスタック観測所の研究者、Lynn Matthews氏はメールでこう説明してくれました。「これらの実験データは、従来の説明(注:共鳴オージェ崩壊仮説)があてはまらない可能性を示唆してします。そこに何らかの元素があるなら、スペクトル線の中に現れるべきだということです」「ここで示されているのは、ブラックホールの降着円盤の密度、組成、サイズ等々といった特徴が、従来の想定とはやや違うのかもしれないということです」

では、今後のブラックホールの研究や理解はどうなっていくんでしょうか? 「この研究は、我々の原子モデルに入り込んでいた仮説に重要な欠陥があったことを示しています」マサチューセッツ工科大学アインシュタイン博士研究員、Jack Steiner氏は言います。ただ彼は、この研究はあくまで実験環境で行われたのであって、実際のブラックホールではないことも指摘しています。またブラックホールのX線の組み合わせによって、結果も変わりうるそうです。それでも、Steiner氏もMatthews氏も、この実験結果の重要性については同意しています。

この研究によって、ブラックホールという謎の存在に関して、ひとつの有力な仮説への反証が示されました。これによって、過去20年分の理論が見直しを迫られているそうです。生きているうちにブラックホールに近づくことは、いろいろな意味で、良くも悪くも難しそうですね。

Source: PRLSandia National Laboratories

Ryan F. Mandelbaum - Gizmodo US[原文

(福田ミホ)

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