ブラックホールの正体が仮説上の天体、ボソン星の可能性を示唆
ブラックホールの正体はボソン星? image by:Olivares et al., MNRAS, 2020

 おとめ座の方向にある楕円銀河「M87」の中心には、太陽の65億倍とされる超大質量ブラックホールが鎮座している。その姿をイベントホライズン・テレスコープ(EHT)で可視化することに成功したのは昨年のことだ。

 それは天文学における快挙と評されているが、これに疑問符を投げかける研究グループが現れた。

 可視化に成功したことを疑っているのではない。オランダ・ラドバウド大学とドイツ・ゲーテ大学の研究グループが疑っているのは、それは本当にブラックホールなのか? ということだ。
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一般的な恒星とは別の物理法則にしたがう仮説上の天体「ボソン星」


 一般的な恒星は「フェルミ粒子」(陽子、中性子、電子など)で構成されている。一方、現時点では仮説上の天体である「ボソン星」は、「ボース粒子(=ボソン)」で構成されている。

 ボース粒子の例としては、「光子」や「グルーオン」、さらには素粒子に質量を与えることから神の粒子と呼ばれる「ヒッグス粒子」などがある。これらはフェルミ粒子とはまた別の物理法則にしたがっている。

 たとえば、フェルミ粒子を支配するルールとして「パウリの排他原理」というものがある。これは、同じ空間にまったく同じ粒子が2つ存在することはできないという物理法則だ。

 ところがボース粒子にはこれが成り立たない。ボース粒子は同じ空間に重なり合い、ひとつの大きな粒子のように振る舞うことができる(物質波やド・ブロイ波と呼ばれる)。これは実験によって実際に確かめられていることだ。

 またボース粒子は、ある空間に圧縮されることもあり得る。これは「スカラー場」として表すことができるが、もし適切な条件が整えば、比較的安定した天体のような構造を形成すると考えられる(これはあくまで理論上のことで、現時点では確認されていない)。

iStock-514281316
iStock

ブラックホールとボソン星はどう見えるのか?


 ブラックホールと同様に、「ボソン星」もまた一般相対性理論によって予言されている存在だ。それは太陽の数百万倍もの質量がありながらも小さくまとまっているという、超大質量ブラックホールと同じような特徴があるとされている。

 ゆえに、銀河の中心に存在している超大質量の天体がじつはボソン星なのではないかと考える学者はこれまでにもいた。

 『Monthly Notices of the Royal Astronomical Society』(7月2日付)に掲載された研究では、もしボソン星を望遠鏡で観測したとしたらどのように見えるのかを計算し、それとブラックホールとの違いを考察している。

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image by:Olivares et al。、MNRAS、2020

発見困難な超軽量天体


 厄介なことに、そうしたボース粒子は発見がきわめて難しい。研究グループによると、仮に超大質量ブラックホール並みの大きさを持つボソン星があったとしても、それは極端なまでに軽く、10-17電子ボルト未満だろうという。

 それゆえに、超大質量ブラックホール並みの質量を持つボソン星はおろか、ボソン星自体がいまだ未発見のままだ。


ボソン星のプラズマリング


 ボソン星は核融合を起こさないために放射線を放たない。ただそこに存在するだけで、ブラックホールのように直接目で見ることもできない。

 少し違うのは、ボソン星が光を吸収してしまうようなことはなく、ただ透明なだけである点だ。光すら脱出不可能な事象の地平面はないために、そこを通過しようとする光は、多少その重量によって曲がったとしても、ボソン星から脱出できる。

 またボソン星の中には回転するプラズマのリングで囲まれているものがある可能性がある。それはちょうどブラックホール周囲の「降着円盤」のような見た目をしている――中心に暗い影を内包した光るドーナツのような感じだ。

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iStock

挙動シミュレーションではボソン星でないという結果


 そこで研究グループは、このプラズマリングの挙動をシミュレーションで確かめ、それを撮像されたブラックホールの降着円盤と比較してみることにした。

 ここから判明したのは、ボソン星の影は同程度の質量を持つブラックホールのそれに比べて、かなり小さいだろうということだ。一方、ブラックホールだった場合の大きさとは一致していた。

 ということは、研究グループのシミュレーションが正しいのだとすれば、どうやら問題のブラックホールがボソン星である可能性は除外できそうだということになる。

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iStock

最終的な結論は今後の観測次第


 しかし、例のブラックホールのイメージは、EHTの観測データを作為的に可視化したもので、ボソン星も同じように可視化される可能性がある。したがって、最終的な結論は、将来的な観測結果を待たねばならないようだ。

 仮にやはりブラックホールではないということになれば、とんでもない発見だ。

 もちろん超大質量ブラックホールが存在しないということではない。だが、それはボソン星が実在する可能性を示唆しており、初期宇宙のインフレーション理論からダークマターの捜索まで、さまざまな意味合いを持つ。

 「宇宙論的なスカラー場が存在し、宇宙が持つ構造の形成に重要な役割を果たしているということになります」と、主執筆者のヘクター・オリバレス氏は話している。

How to tell an accreting boson star from a black hole | Monthly Notices of the Royal Astronomical Society | Oxford Academic
https://academic.oup.com/mnras/article-abstract/497/1/521/5866505?redirectedFrom

References:sciencealert/ written by hiroching / edited by parumo
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コメント

1

1. 匿名処理班

  • 2020年09月13日 21:17
  • ID:Mc6pa8kK0 #

ワープやフォールド航行よりも、ボソンジャンプが先か…!?

2

2. 匿名処理班

  • 2020年09月13日 21:37
  • ID:.G8WbqXh0 #

なるほど分からん
いいぞもっとやれ

3

3. 匿名処理班

  • 2020年09月13日 21:51
  • ID:eRY4uGO00 #

ふむふむ、なるほど、さっぱりわからん

4

4. 匿名処理班

  • 2020年09月13日 22:01
  • ID:10XAyssG0 #

ぼそっ

5

5. 匿名処理班

  • 2020年09月13日 22:05
  • ID:o5ZqWIeQ0 #

たった6000万光年先のお話です。

6

6.

  • 2020年09月13日 22:43
  • ID:dCby.jUs0 #
7

7. 匿名処理班

  • 2020年09月13日 22:50
  • ID:Je5jtICZ0 #

頭が暴走しました

8

8. 匿名処理班

  • 2020年09月13日 23:36
  • ID:jYzUNHI40 #

良かったみんな分からないんだね
全然分からん

9

9. 匿名処理班

  • 2020年09月13日 23:44
  • ID:eSv0qkwk0 #

ボソン星とか聞いた事もなかった
あらためて、もう何が何だか…
またまだ知りたいので、次は不死と移住を早急に…

10

10. 匿名処理班

  • 2020年09月14日 00:10
  • ID:ENn.4JaD0 #

ナデシコなつかしす

11

11. 匿名処理班

  • 2020年09月14日 00:12
  • ID:i20AoFB10 #

そろそろ、ブラックホール言うの止めないかな。
穴じゃないんだから。

12

12. 匿名処理班

  • 2020年09月14日 00:15
  • ID:lHDFzOSv0 #

重なり合い一つの粒子として振る舞っている状態は見かけ上一つなのに質量は増えてるってことなのか?

13

13. 匿名処理班

  • 2020年09月14日 02:26
  • ID:FlaC9B3x0 #

>>11
あれ穴じゃないんすね…

14

14. 匿名処理班

  • 2020年09月14日 03:27
  • ID:pFzK6zQZ0 #

仮想粒子を実存すると仮定するのは危険だと思うなぁ。
「場の作用」として副次的な「見え方」とするならまだしも。

15

15. 匿名処理班

  • 2020年09月14日 03:39
  • ID:v4e3ux.v0 #

ボース粒子は平行世界の影

16

16. 匿名処理班

  • 2020年09月14日 04:43
  • ID:VljFBqVQ0 #

大質量なのに光の牢獄ではない?

17

17. 匿名処理班

  • 2020年09月14日 05:09
  • ID:XOeMlvJb0 #

ああそうだったんだ。
やっぱりだったな、うんうん。

18

18. 匿名処理班

  • 2020年09月14日 07:04
  • ID:goqL4y9X0 #

大胆な仮説をボソんと言う

19

19. 匿名処理班

  • 2020年09月14日 09:40
  • ID:ex.fuxqO0 #

>>11
確かに、あくまで重力がヤベーイ!天体ってだけだし

20

20. 匿名処理班

  • 2020年09月14日 11:10
  • ID:CRl6iGtL0 #

天体によっては条件が合わないためにブラックホールになれずに超新星爆発するものもあるとのことですが、ひょっとしてボソン星はその名残とか。もしその中心で中性子性が見つかったらそうかも。
でももしあったとしても中性子星は可視光線を発さない小さな小さな天体らしいから見つからないかな・・・
でももしそうだとしたら、いつか未来でのベテルギウスやおおいぬ座VY星の超新星爆発は飛躍的な観測結果も得られそう。
もっとも人ひとりの寿命じゃ観測しきれないだろうけど。

天の川銀河に似た銀河を観測したら、銀河が1秒に約500mの割合で大きくなっているという計算結果が示されたという記事を読みました。理由は銀河の外縁部で新しい星々がどんどん誕生しているからとのことです。
でも素人考えとしては、銀河の中心にある超大質量ブラックホールがせっせと星系ごと星々を吸い込んでも追いつかない勢いで新しい星々が誕生しているんだと解釈しようとしても、なんだか釈然としませんでした。
だけど中心にあるのがボソン星だとしたら、その正体が仮説通りの天体だとしたら、ぼんやりとだけど納得がゆくような気がします。
宇宙好きだけど勉強は嫌いゆえに、イミフハチャメチャコメントでごめんなさい。
m(__)m

21

21. 匿名処理班

  • 2020年09月14日 12:15
  • ID:1PJ58OMp0 #

コメント欄にナデシコがあって、これには古のオタクもにっこり。

22

22. 匿名処理班

  • 2020年09月14日 13:19
  • ID:5LOcE4Nt0 #

近頃、理研の横倉祐貴先生のチームがブラックホールには「事象の地平面」も「特異点」も存在しないという、本当ならSF作家もビックリ?の研究を発表した。
興味ある人は「理研 事象の地平面」で検索すると出てくる。

ラプラスが万有引力などから光さえも抜け出せない天体を想定してから二百数十年。シュヴァルツシルトが一般相対性理論からシュヴァルツシルト解を導いてから百年ほどだが、ここに来てブラックホールの❝常識❞が大きく変わるかもしれない。

23

23. 匿名処理班

  • 2020年09月14日 13:50
  • ID:tgHX..T10 #

※11
どういう呼び方が何がいいでしょうかねぇ。

ただ、その重力のなす現象は、質量をもつものは全て、それどころか質量がなくて運動量しかない光さえも出てこれないなら、それは穴と同じように思えるんだけど。地面に空いているような二次元の穴じゃなくて、三次元か四次元の穴って感じだけど。

24

24. 匿名処理班

  • 2020年09月14日 16:05
  • ID:McbK.Xqd0 #

興味深くて好きな話題だけど、自分は日本語でも単語のひとつひとつをググらないとついていけない。(それが楽しいんだけど)
ただこんな記事を管理人さんってよく訳せるなあ、と。

25

25. 匿名処理班

  • 2020年09月14日 19:39
  • ID:N6tSwoUk0 #

物理学的なフェルミ粒子で構成された重力場がブラックホールなら
量子力学的なボース粒子で構成された重力場がボソン星ってことかな?

26

26. 匿名処理班

  • 2020年09月14日 21:48
  • ID:ZhtBzJO90 #

※11
事象の地平線は物理法則に空いた穴と言える

27

27. 匿名処理班

  • 2020年09月14日 21:52
  • ID:qMtSMJTp0 #

ワームホールもホワイトホールも存在しない

28

28. 匿名処理班

  • 2020年09月15日 01:10
  • ID:5hMYqMiw0 #

※22
その手の事象の地平面懐疑論て昔からなかったか?
てかホーキング博士も「事象の地平線なんて仮説は量子論と相容れない」て言ってたし

29

29. 匿名処理班

  • 2020年09月15日 04:04
  • ID:jIbWlJHA0 #

ボソンジャンプはあるよ。

30

30. 匿名処理班

  • 2020年09月15日 05:36
  • ID:XNt7uI.80 #

※27
何をいきなり言い出したのか分からんが
ワームホールは存在しないどころか人工的に作られてるよ

31

31. 匿名処理班

  • 2020年09月15日 09:55
  • ID:8uO3za840 #

※11
黒い穴のように見えるという意味では間違ってないからいいんじゃない

32

32. 匿名処理班

  • 2020年09月15日 13:54
  • ID:C5Rztr..0 #

タイトルの時点ですでにわからない

33

33. 匿名処理班

  • 2020年09月17日 01:46
  • ID:lSGyGEUN0 #

超対称性理論から導かれるところのボソン星ですか
でも相当な活動銀河核ぐらいの大きさでも質量軽すぎませんかね

34

34. 匿名処理班

  • 2020年09月21日 13:28
  • ID:f7c9hpjy0 #

※30
ワームホールが人工的に作られてるて、それ、何処の平行世界の話やねん。え゛、ニキさんの庭の植木に青虫乗せたら出来たって?ああ、それなら納得やな。

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