ブラックホールの一部は別の現象であるとする新たな研究
 極めて高密度で、強力な重力を持ち、光すら脱出することが不可能とされているブラックホールだが、まだまだ多くの謎に包まれている。

 これまで、ブラックホールと考えられていたものの1部は、実は別の存在かもしれないとする新たな研究が報告された。

 米国の研究チームが時空構造の奇妙な”ねじれ”(トポロジカル ソリトン)のそばを通る光を調べたところ、ちょうどブラックホールと同じになることが判明したそうだ。

 『Physical Review D』(2023年4月25日付)に掲載された研究では、ジョンズ・ホプキンス大学の研究チームが、「ブラックホールはブラックホールのように見える別の存在」との仮説を提唱している。

これまでのブラックホール理論の問題点

 ブラックホールは、宇宙でもっとも謎と魅力に満ちた天体の1つだろう。無限の重力によって光すら逃れられないという話は、普段は星空に見向きもしない人たちだって好奇心を刺激されずにはいられない。

 ブラックホールは、巨大な星が自分の重さで崩壊することで誕生する。そうした星は「特異点」と呼ばれる一点へ向けて無限に圧縮される。

 こうして無限の密度をもつようになった特異点の周りには、光すら逃れられない領域が形成される。これがブラックホールの境界線である「事象の地平面(イベント・ホライゾン)」だ。

 ところが、こうしたブラックホール理論には1つ大きな問題がある。それはこの宇宙に無限の密度を持つ点などあり得ないということだ。

 その一方、一般相対性理論が予言したブラックホールと同じように振る舞う天体は観測されている。だからブラックホールの本当の姿を理解するには、この特異点をもっと現実的な”何か”に置き換える必要があるのだ。

 だが、その何かが何なのかはまだ謎に包まれたままだ。
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ブラックホールシステムの予想図 / image credit:LIGO/Caltech/MIT/Sonoma State (Aurore Simonnet)

量子重力と弦理論

 この謎を解くには、量子のスケールで発揮される強力な重力「量子重力」を理解する必要があるとされている。

 今のところ、量子と重力を結びつけることができる確かな理論はないが、その有力な候補とされるのが「超弦理論」だ。

 この理論では、宇宙を構成するすべての粒子は、振動する小さな”ひも”でできていると考える。この宇宙にはさまざまな粒子が存在するが、それはひもの振動の違いによるものだ。

 ただし、ひもは私たちが認識できる3次元空間で振動するだけでなく、10次元の時空(諸説ある)で振動しているとされる。だが私たちが知る4次元以外の次元は、きわめて小さくまとまっているので簡単には観測できない。
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強力なジェットを放出するブラックホールのイメージ / image credit: ESA/ATG medialab

ブラックホールと同じ現象を引き起こす時空構造のねじれ

 今回の研究によるなら、この小さな余剰次元が、時空構造のねじれを生み出す可能性があるのだという。

 それは「トポロジカル・ソリトン(位相欠陥いそうけっかん)」と呼ばれるもので、アイロンをかけても取れない”シャツのしわ”のように、時空構造にいつまでも存在する。

 これは、宇宙のいたるところに潜んでいる可能性があり、ブラックホールと似た現象を引き起こしているのだという。

 研究チームが、ソリトンの近くを通過する光の振る舞いを調べたところ、ちょうどブラックホールとほぼ同じになることが判明したというのだ。

 光はソリトンの周囲で曲がり、安定した輪のような軌道になり、ソリトンは影を落とす。
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キラルネマティック液晶で観測されたトポロジカル・ソリトンの一種であるツイストンの偏光光学顕微鏡画像 / image credit:ckerman and Smalyukh. Published by the American Physical Society

 つまり、2019年に史上初めて撮影されたM87銀河のブラックホールが仮にソリトンだったとしても、ほとんど同じように見えると考えられるのだ。

 だがソリトンは特異点ではないので、事象の地平面がない。その気になればいくらでも近づけるし、脱出することもできる。

 幸か不幸か、地球のそばに詳しく研究できるようなブラックホールはない。

 だが、もしも本当にトポロジカル・ソリトンが発見されれば、重力の本質の解明につながるだけでなく、量子重力や超ひも理論まで直接研究できるようになるとのことだ。

References:Some black holes may actually be tangles in the fabric of space-time, new research suggests | Live Science / written by hiroching / edited by / parumo
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コメント

1

1. 匿名処理班

  • 2023年05月21日 20:03
  • ID:6pfE7gIY0 #

時空のねじれを人為的にコントロールできると重力での輸送ができるのではなかろうか

2

2. 匿名処理班

  • 2023年05月21日 20:15
  • ID:2rj7Atpg0 #

異次元への扉だと思って近づいたらBHでもう逃げれないとか怖いな

3

3. 匿名処理班

  • 2023年05月21日 20:38
  • ID:UkDL661L0 #

記事の画像の注釈 "キラルネマティック液晶で観測されたトポロジカル・ソリトンの一種であるツイストンの偏光光学顕微鏡画像" が素人には理解出来なさすぎて、ファルシのルシがコクーンでパージみを感じる

4

4. 匿名処理班

  • 2023年05月21日 20:41
  • ID:vMuGzKAs0 #

オレは理解したけどみんなが完全に理解したか確認するので、噛み砕いで説明してみて? オレは理解したけど

5

5. 匿名処理班

  • 2023年05月21日 20:44
  • ID:S5WnR7Mt0 #

時空の前に頭の中がねじれました(小並

6

6. 匿名処理班

  • 2023年05月21日 21:01
  • ID:K3mc.f.50 #

ソリトンはワームホールみたいになる可能性もあるのかな?でもブラックホールみたいな極大の重力はないだろうし、そうなると周りの天体の挙動まで同じになるとは思えないから、そんなに見分けがつかないもんなのかな。

7

7. 匿名処理班

  • 2023年05月21日 21:17
  • ID:r0Df2PyL0 #

まあ、あるだろうね
高重力のほか何らかの理由で空間が捻れ(穴が開い)ていれば見た目は全部同じだろう
それなら出入り自由かもしれないしショートカットも出来るかも
それこそワームホール、スターゲート、名称はどうでもいいが宇宙探査(旅行や移民)が可能になるかも

実はSFでは「見た目はブラックホール」云々がさんざ書かれてる、特に初期のスペースオペラ風のやつ

とにかくたくさん観測すること、サンプル数が増えればまた新しい発見があるから

8

8. 匿名処理班

  • 2023年05月21日 21:47
  • ID:rWLrCTiV0 #

超新星爆発によるニュートリノの検出の方でノーベル賞獲っちまったが、
カミオカンデは本来は超弦理論の実在を証明する陽子崩壊を観測するために作らた。
残念ながらそっちの方はまだ成果は出ていない。

9

9. 匿名処理班

  • 2023年05月21日 23:16
  • ID:Nbmd1aGC0 #

それはすでに其処彼処で観測されている割とありふれた現象なのか理論上のものなのかすら私の頭では分からなかったから誰か詳しい人にとっくり話を聞かせてほしい

10

10. 匿名処理班

  • 2023年05月21日 23:25
  • ID:UsabN9a80 #

分かんないから猫の記事見よっと

11

11. 匿名処理班

  • 2023年05月21日 23:35
  • ID:crsk4UWt0 #

>>4
わい位相欠陥大好きおじさんが説明しよう
宇宙は宇宙じゃないナニカから相転移して出来たと考えられてるのね。
氷から水になって蒸気になるアレ。
んで水を凍らせても氷に成り切れなかった部分が残ったりするじゃん?
氷のヒビとか解け残った氷とかその部分な。それを位相欠陥と言う。
宇宙の位相欠陥だとモノポールとか宇宙ひもとかが有名。まあ種類はいろいろ考察されてて、割と時空の狭間みたいになってて宇宙最強クラスのエネルギーを持ってたりする。
それが実際あったら外から見る分にはブラックホールとも見分けつかないよ、ってお話。

12

12. 匿名処理班

  • 2023年05月21日 23:42
  • ID:3RudROsl0 #

クォーク星やエキゾチックスターの可能性は?

13

13. 匿名処理班

  • 2023年05月22日 00:46
  • ID:T.dfbQnz0 #

ほぼ全ての文が何言ってんだかわからない。
こんなことを理解するどころか、研究できる人がいるんだな。人間(の幅広さ)ってすごいな。

14

14.

  • 2023年05月22日 02:39
  • ID:hUFSEc7N0 #
15

15. 匿名処理班

  • 2023年05月22日 05:12
  • ID:xbUAsI1l0 #

新しい理論がAIから提唱されないのは何故?

16

16. 匿名処理班

  • 2023年05月22日 06:00
  • ID:gCIIlpLU0 #

10次元の時空、、、頭がついて行けないけど、

そのねじれとやらに突っ込んだら異世界に転送されたりして。

17

17. 匿名処理班

  • 2023年05月22日 08:15
  • ID:w08WiiqN0 #

話は聞かせてもらった
人類は滅亡する!

18

18. 匿名処理班

  • 2023年05月22日 08:29
  • ID:0h1dJ2qF0 #

>>1
ワームホールが人為的にコントロールできれば、一方の出口に手を加えることで時差を起こして少し前の過去へも移動できる

19

19. 匿名処理班

  • 2023年05月22日 08:54
  • ID:G8iPdcIS0 #

訳分からなくて、脳みそがねじれてしまう

20

20. 匿名処理班

  • 2023年05月22日 09:50
  • ID:ZASYDeww0 #

何もないように見える宇宙空間も、砂漠の風紋のようにシワシワなのかな?

21

21. 匿名処理班

  • 2023年05月22日 10:22
  • ID:nlRZ2utW0 #

>>15
単純に情報が足りないから

情報が足りないときにAIが描いた絵は指などをちゃんと描画できなかったり
手掴みでラーメン喰ったなど、変なことになったけどそれと同じ
人間が情報を与えてあげないと、AIは答えを出すことはできない
そしていまのAIは情報の足りなさから出した情報が嘘になるけど、人間のように仮説は立てられない

22

22. 匿名処理班

  • 2023年05月22日 11:29
  • ID:oB1JCUV.0 #

>>15
所詮、自分が知ってるか思いつく事しか検索できないでしょ?

23

23. 匿名処理班

  • 2023年05月22日 13:50
  • ID:oG3EARDT0 #

>>20
それは宇宙背景放射かもしれない
すごく少しだけどムラがあるんだとか

24

24. 匿名処理班

  • 2023年05月22日 13:57
  • ID:Vtl1iSTJ0 #

>>15
今の AI は従来からある情報をもとにだいたい中庸の出力をするものがほとんどです。ですから、人間の情報を学習させてカニ(甲殻類・外骨格・鉄ではない血色素などなど宇宙人といっていいくらい違う生物)がでてこないわけです。その代わり従来のある情報の A と C から、もしかして B があるんじゃね?くらいのことはできるようなものも出てきているようなので、論文をたくさん食わせるとこういう症例はもしかしてこういう風に治療できるかも?みたいなことができるハズという東大だったかの論文を見かけた気がします。
そういう意味では話がずれるけどカンブリア爆発でいろんなとんでもない形の生物ができたのはもし生物をつくる神様がいたら気がくるっていたんじゃないかと思えるほど奇抜なものがたくさんふえたらしいです。宇宙でも2000年後は常識な何かが今は全然原始的なのかもしれません。

25

25. 匿名処理班

  • 2023年05月22日 19:40
  • ID:.NmGd6o.0 #

こんな感じで次元について理論が構築されれば見えないけどあるはずだ!ってされてるダークマターだのダークエネルギーだのがかつてのエーテル理論のように否定されるかも
エーテルの場合は空間と時間に関する相対性理論で否定されたが
次は次元だろうな

26

26. 匿名処理班

  • 2023年05月23日 09:49
  • ID:ZjJ0ib0F0 #

>>25
「ダークマター」「ダークエネルー」は否定はされないが宇宙の95%が未知(ダーク)のままはありえないので
将来的に何らかの物質か事象。あるいは宇宙質量の再構築などによって、解明されることが前提ですね
それが何時になるかはわからないけど

27

27. 匿名処理班

  • 2023年05月24日 17:27
  • ID:.TdPbvbS0 #

>>15
AIに訊いてみた。

「こんにちは、これはBingです。😊

AIが新しい理論を提唱しない理由は一概には言えませんが、いくつかの可能性が考えられます。

AIは人間が作ったものであり、人間の知識やデータに基づいて学習しています。そのため、人間が想像できないような新しい理論を生み出すことは難しいかもしれません1。
AIは大量のデータや計算資源が必要であり、コストや時間がかかります。そのため、新しい理論を提唱するよりも、既存の理論を応用したり、最適化したりすることに重点を置いているかもしれません2。
AIは新しい理論を提唱する能力や意欲がないわけではありません。実際に、AIが数学の新たな定理を発見したり3、AI駆動型科学という概念を提唱したり4する例もあります。しかし、AIが提唱する理論は人間にとって理解しやすいとは限らず、検証や評価にも困難が伴うかもしれません5。」

28

28. 匿名処理班

  • 2023年05月25日 12:19
  • ID:0turNsSB0 #

ChatGPTも大体同じですね。長いので実際の確認は各自で。
1.新しい理論を生み出すためには創造性や洞察力が必要
2.新しい理論はしばしば既存の知識やパターンには当てはまらない
3.新しい理論は、まだ明らかにされていない領域や未知の関係に関わることが多い
4.新しい理論を提唱するには、人間の知識と創造性が必要
以上の理由から、AIは新しい理論を提唱するよりも、既存の知識やパターンの分析、応用、予測などにより役立つことが多いです。ただし、AIの進歩や新たな研究の成果により、将来的にはAIがより創造的な提案を行えるようになる可能性もあります。

29

29. 匿名処理班

  • 2023年05月25日 20:55
  • ID:PCHtZvoW0 #

全く理解できてないけど、特異点よりは自分の感覚と一致する
既存の数学や物理って無の扱いが雑に感じるんだよね

30

30. 匿名処理班

  • 2023年05月27日 11:32
  • ID:bSmsp9E60 #

ブラックホールの真似とて虚空にあらば、即ちブラックホールなり

31

31. 匿名処理班

  • 2023年06月04日 20:25
  • ID:BEJ1Q.430 #

>>11
上のコメントの方ではありませんが、説明ありがとうございます。(´・ω・`)?だったので、理解に近づけました!

宇宙は、宇宙ではない何かだった可能性って、元がなんだったのかものすごく気になりました。

あんな広大な宇宙の元になるようなものがあったら、ワクワクしますねー!

32

32. 匿名処理班

  • 2023年06月09日 22:55
  • ID:jFqAKxIE0 #

ビッグバン★セオリーのシェルドンが研究してたから聞いてみたらいいよ
Bazinga!

33

33. 匿名処理班

  • 2023年06月21日 16:38
  • ID:BtCGw.0N0 #

このような研究はブラックホールの重力だけを捉えているように感じる
時空の歪みでジェットをどうやって説明するのか
ブラックホールは重力や電磁気力、その相互作用を観測している

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