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image credit:Pixabay

 鐘をハンマーで叩けば、金属の振動が反響してカーンと鳴り響く。例えば格闘技の試合で使われるゴングや、打楽器の銅鑼(どら)などがそうだろう。

 実はブラックホールとブラックホールが衝突して新しくブラックホールが誕生したときも似たような現象が生じるらしい。

 だが、それは音波ではなく、宇宙に波紋のように広がる重力波だ。そうした重力波はいくつかの音で構成される和音のようなものなのだとか。

 一般相対性理論によれば、そこにはブラックホールの質量やスピンをうかがい知るための情報が含まれている。

 今回、また新たなる相対性理論の試金石となった研究において、和音を構成する個々の音色を解析する方法が考案されたとのことだ。

 そして史上初めて、和音からふたつの音を検出することに成功。これは既存の技術では不可能とされてきた快挙であるそうだ。
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「ブラックホール無毛定理」を直接検証した初の実験的測定


 突然だが、ブラックホールには毛がないそうだ。はて、いったい何のことだろう?

 一般相対性理論によれば、ブラックホールで観測可能な量は、質量とスピン(正確には質量、電荷、角運動量)のみである。

 この特性のことを「ブラックホール無毛定理」という。

 これは米物理学者ジョン・アーチボルト・ホイーラーが「ブラックホールには毛がないので、それぞれを区別できない」と表現したことにちなんだものだ。

 今回の研究で質量とスピンがブラックホールの唯一検出可能な特性であると推測することができたようで、やはりブラックホールには毛がないらしい。

 そして、このことは一般相対性理論の正しさがまたも証明されたということでもある。

 米マサチューセッツ工科大学の物理学者マキシミリアーノ・イシ氏は、

私たち全員が一般相対性理論は正しいだろうと予測していたが、こうしたやり方で理論が確認されたのは初めてのこと。これは「ブラックホール無毛定理」を直接検証することができる初めての実験的測定だ。

でも、ブラックホールには絶対に毛が生えないことを意味するわけではない。ブラックホールは毛のない状態でまた一日を過ごしたということだ

と語る。


衝突したブラックホールの音は?


 さて、話題の “衝突” は、2015年9月に史上初めて検出された重力波「GW 150914」を生じさせたもの。この重力波を音波に変換してみたところ、水中で気泡が弾けたかのような音になったという。その音は以下の動画で確認することができる。


The Sound of Two Black Holes Colliding

 ふたつのブラックホールがひとつに合体したちょうどそのとき、新しく誕生したブラックホールはほんの束の間だけ振動し、微かな重力波を周囲に投げかける。

 この現象はリングダウンと呼ばれているのだが、これまでは衝突で発生した重力波がピークを迎えた後では、微弱すぎて検出も解析もできないだろうと考えられていた。

 以前、イシ氏らはシミュレーションを通じて、重力波がピークを迎えた直後、リングダウンには耳障りな倍音が含まれているだろうと予測した。

 そして、この倍音という文脈において衝突で発生した音を解析したところ、新ブラックホールが鳴り響かせている音色を抽出することができた。

 そこでイシ氏らは、この成果を「GW 150914」に応用してみた。すると、やはり鳴り響く音色の抽出に成功し、それどころかふたつの別個の音(別個の振動周波数)まで特定することができた。

 米コーネル大学のサウル・テウコルスキー氏によると、

これは驚くべき結果だ。従来の常識ならブラックホールの余韻が落ち着いてしまえばどんな音を検出できても倍音はほぼ完全に消失してしまっているだろうとされていたのだから

とのこと。

 だが、実際はメインの音が可視化される前であっても、倍音を検出可能であることがわかったのだ。

black2
image credit:Pixabay

次世代のテクノロジーをでリングダウンの検出がさらに容易に


 アインシュタインは、リングダウンの音の高さと減衰は新しく誕生したブラックホールの質量とスピンの直積であろうと予測している。

 そこで研究チームが、ふたつの音の高さと減衰から質量とスピンを算出してみたところ、従来の計測値と一致した。

 つまりブラックホールのリングダウンの倍音検出は、既存の技術によって可能であることが証明されたのだ。

 今後登場する次世代のテクノロジーならば、いっそう容易にリングダウンを検出できるようになるだろう。

 イシ氏は、

将来的には、地上や宇宙にもっと高性能の検出器が設置されるようになるだろう。そうなれば、ふたつどころか、数十もの検出が可能で、その特性をピンポイントで特定できるようになるはず。

もしこれらがアインシュタインが予言したようなブラックホールではなく、なおかつワームホールやボソン星のようなエキゾチックな天体がたくさんあるのならば、同じようには鳴らないかもしれないが、それを見るチャンスだってあるだろう

とコメントしている。

 この研究は『Physical Review Letters』(9月12日付)に掲載された。

References:MIT News / written by hiroching / edited by usagi
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コメント

1

1. 匿名処理班

  • 2019年10月01日 22:35
  • ID:Kz5pbW.q0 #

ぴょっ
ぴょっ

2

2. 匿名処理班

  • 2019年10月01日 22:42
  • ID:o68lqNj10 #

>ブラックホールには毛がないので、
>それぞれを区別できない

それを「ブラックホール無毛定理」と言う

     ノノ   
   〆⌒ ヽ彡 
  (´・ω・`)  

ブラックホールはハゲだったんだ・・・

3

3. 匿名処理班

  • 2019年10月01日 22:43
  • ID:V8zAxFpd0 #

科学の力で導き出した現実の音なのに、例えば仮にこの音を漫画とかゲームとかで「ブラックホールの音」として採用してもリアリティ無さそうなのがちょっと面白いな

4

4. 匿名処理班

  • 2019年10月01日 22:45
  • ID:7eMWs3Qx0 #

音ってレベルじゃないと思うけどな
人間が聞くようなものじゃない気がする

5

5. 匿名処理班

  • 2019年10月01日 22:49
  • ID:KleU7Bfi0 #

ウニュッ

6

6. 匿名処理班

  • 2019年10月01日 22:54
  • ID:wwG5LCq.0 #

無毛……!?(ガタッ

7

7. 匿名処理班

  • 2019年10月01日 22:54
  • ID:jWvTr7F90 #

あぁ〜!重力波の音ォ〜〜!

8

8. 匿名処理班

  • 2019年10月01日 23:43
  • ID:5TVEDtcT0 #

お風呂でオナラをしたときにガスが水面で破裂する音だ

9

9. 匿名処理班

  • 2019年10月01日 23:49
  • ID:56qGiUg70 #

これ、おれがプラ製の下敷き鳴らした音録音して
「プラックホールの音ですぅ」って言っても判んねーじゃん

10

10. 匿名処理班

  • 2019年10月01日 23:49
  • ID:El5hdZSe0 #

愛してんぜ音色

11

11. 匿名処理班

  • 2019年10月02日 00:10
  • ID:ZQwd8vPr0 #

ジョージ・ルーカス「オレの宇宙では音がするんだよ」

12

12. 匿名処理班

  • 2019年10月02日 04:40
  • ID:W84H4i8y0 #

ブラックホール関連だけでもアインシュタインって存命ならノーベル賞何個も受賞してそう…彼の予測に観測が未だに間に合ってない

13

13. 匿名処理班

  • 2019年10月02日 05:16
  • ID:amLDo7D90 #

重力派を音波に置き換えるってどういうこと?
直感的に理解しやすくしてるってことなのかな

14

14. 匿名処理班

  • 2019年10月02日 06:14
  • ID:pkOgXivx0 #

ブラックハーゲ

15

15. 匿名処理班

  • 2019年10月02日 08:34
  • ID:kyXZLyBz0 #

てか、アインシュタインすげーやん
また、説が証明された

16

16. 匿名処理班

  • 2019年10月02日 08:40
  • ID:Fg.21Chi0 #

無毛定理……

17

17. 匿名処理班

  • 2019年10月02日 09:27
  • ID:KVZXjn930 #

蒼く眠る〜♪
水の星に〜そっと〜♪

18

18. 匿名処理班

  • 2019年10月02日 09:51
  • ID:cN7zPdyI0 #

無毛なのは上なのか下なのかが問題だ。

19

19.

  • 2019年10月02日 11:33
  • ID:A.mobUR50 #
20

20. 匿名処理班

  • 2019年10月02日 12:15
  • ID:rWYRAOcG0 #

空間は液体だった

21

21. 匿名処理班

  • 2019年10月02日 13:09
  • ID:CuMQp5n10 #

※20
エーテルって名前なのかな

22

22. 匿名処理班

  • 2019年10月02日 14:59
  • ID:KVZXjn930 #

>>20
人体は水分量が多いし
地球は水の惑星
先ず抽出出来た音色が
水中で聞こえる様な音に成ったとしても
不思議じゃ無いと思う

23

23. 匿名処理班

  • 2019年10月02日 16:12
  • ID:kX.3HjWA0 #

宇宙には音がないのに音がある
ブラックホールはぶつかったら大きい方に吸収されるのか?
光は曲がらないのにブラックホールの周りには屈折した光がある
謎ばかりで眠れなくなる

24

24. 匿名処理班

  • 2019年10月02日 17:00
  • ID:eDPiZibo0 #

水中の泡は、液相と気相のあいだで生じている。
ブラックホールは、宇宙の真空相に生じた別の相なのかな。

25

25.

  • 2019年10月02日 17:37
  • ID:b6Takxl00 #
26

26. 匿名処理班

  • 2019年10月02日 19:03
  • ID:vgwx.hKG0 #

宇宙空間でも音は伝わるというスターウォーズ理論は正しかったんだ

27

27. 匿名処理班

  • 2019年10月02日 21:00
  • ID:v8LRAdVM0 #

ゆんぼだんぷ『まるで鏡のような水面に雨の雫が一滴落ちる音』

28

28. 匿名処理班

  • 2019年10月02日 22:02
  • ID:R42sStZb0 #

ほんの数年〜十数年前は重力波なんて理論上の予測存在でしかなかったのになぁ…
今回のは発生した重力波の波形を音波に落とし込むとこんな音になるって事だろうが…
観測技術の進歩はすげえなぁ…

29

29. 匿名処理班

  • 2019年10月03日 00:37
  • ID:9rMIT0fm0 #

言っとることがサッパリわからん

30

30. 匿名処理班

  • 2019年10月03日 03:19
  • ID:5SgHpopl0 #

>>3
ゴオオオオオオオオオオオオオオオオオオオオオオオオオオオオオオオオオオオオオオオオオオ


ポチャン

31

31. 匿名処理班

  • 2019年10月03日 10:33
  • ID:uovWwE1l0 #

※13
ただのモデル化でお遊びみたいなもんだろうね
波形をグラフにして視覚化したのと別に代わりはない

32

32. 匿名処理班

  • 2019年10月03日 10:35
  • ID:uovWwE1l0 #

※18
下なら下で前のホールなのか後ろのホールなのか、学説が二分されるな

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