祝!ブラックホールの観測成功!ついに証明されたブラックホールの存在。 – わかぶろぐ

祝!ブラックホールの観測成功!ついに証明されたブラックホールの存在。

ニュースを観て・・
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こんにちは!

今朝起きたら歴史的な報道がなされていました!

「ブラックホールの観測に成功!」

というニュースです。

重力波の観測で期待された結果が約2年後に!

たしか重力波が初めて観測されたのが2017年の6月のこと・・・。

そして、その後立て続けにこの観測の要因とされていた「ブラックホールの合体」という現象が観測されました。

期待されたブラックホール自体の観測

「存在しない!」といわれたブラックホール

その時に大きく期待されたのが「ブラックホール自体の観測の成功」でした。

昔から普通に口にされてきた「ブラックホール」という言葉ですが・・・。

実際はその存在を証明する観測結果もなく、ただアインシュタインの一般相対性理論の中での「重力方程式」の算出結果の一部に・・・

そういった存在の可能性がある!

という解が出てきているというだけの存在でした。

国内の物理学を学んだ高度な知識を持つ大学生や卒業生の中でも「ブラックホールは実際には存在しない!」とする人が多数いるほど曖昧な情報として扱われてきていた時期もありました。

観測が相対論の正しさを証明する度に期待度が増してきた

なかなか実際に観測する手段を持てず、色々反対意見も多くあったブラックホールの存在ですが、一般相対性理論の中で出てくる「予言」について、例えば「重力レンズ」などの観測が成功する度に、相対性理論の重力に対する考え方の正確性が証明され、それまで反対の姿勢でいた人たちもしぶしぶですが認めざるを得なくなっていきました。

それと同時に期待されたのが、重力場方程式が示すブラックホール本体の存在証明に密接に繋がる「重力波」というもの・・・。

重力波の存在
”宇宙のさざ波”といわれる「重力波」

「宇宙のさざ波」

そう呼ばれるのは「重力波」というものです。

重力波とは素人が素人に伝えるとするなら・・・。

大きな重力が衝撃でゆがんだ時空が波のように遠くに伝わっていく現象

という感じです。

静かな池の水面に石を投げた時に広がる波紋をイメージして見てください。

それが目には見えない時間と空間で起きているのが重力波というものです。

だから「さざ波」っていわれるんですね!

「重力波」が検出できると考えられている3つの現象

ではここで「大きな重力が衝撃を受け地球で検出できるだろう」と考えられている3つの現象を補足していきます。

時空のゆがみを検出できるレベルの衝撃はちょっとやそっとの事では起きません。

例えば、私たちのいる地球に近接する強大すぎる恒星の太陽が今突然爆発しても地球上ではその時空の歪みを観測できるかどうかは分からないという事も聞いたことがあります。

それくらい「時空はゆがみにくい」のです。

そのゆがみにくい時空を大きく歪ませる事が可能な現象が3つあると考えられています。

それが・・・。

  1. 超新星爆発による衝撃
  2. 連星中性子星の合体による衝撃
  3. ブラックホールの合体による衝撃

という3つの現象です。

これらのどの現象にも共通しているのが・・・

もともとがとてつもなく大きな重力(太陽質量の数十倍以上)をもつ天体がとてつもなく大きな衝撃をうける!

ということです。

もう、この辺りの数字になると想像するのも難しいですが・・・。

それほどとてつもない事が起きないと時空の歪みを観測することは難しいということです。

証明されたブラックホールの存在

なぜ重力波の検出がブラックホールだと分かった?

ここまで普通に「重力波が検出されたからブラックホールの存在が証明される」みたいな事を書いてきましたが、ではなぜ3つある可能性からブラックホールによるものと判断できたのでしょう?

先ほど紹介した中に「重力場の方程式」というのがありました。

これを元にして予測できる波形の動きを計算していくと以下の画像のような波形が予測できるんです。

出典元:とね日記

最初に検出された重力波の波形は画像の一番下の「ブラックホールの合体」の波形とほぼ同じだったので、ここで初めて「実際にブラックホールは存在する!」と証明できたのです。

ブラックホールは予想をはるかに超える数が存在する?

ついでの話をお一つ。

多くの専門家のあいだでは重力波を最初に検出できるイベントで有力なのは「連星中性子星の合体」であると言われていました。

その理由は以下の疑問が関係していたと言われています。

  1. ブラックホールが近接する状況は稀ではないか?
  2. 十分な質量を持つ星の最後が頻繁にあるものなのか?

これらの疑問から過去から数々積み重ねられてきた中性子星が連なる可能性が一番高いのではないかと考えられたのです。

しかしながら、初検出がブラックホールの合体で、その後もブラックホールの合体が検出された事で・・・

実はブラックホールは自分たちが考えてきた数よりもはるかに多く存在しているのかも!

と考えるようになりました。

実際に現在までに確認されただけでも、この天の川銀河内でも30前後のブラックホールが確認されているそうで、宇宙には10の20乗を超える数のブラックホールが存在しているのではないかと考えるようになってきています。

ブラックホールの観測が宇宙の起源を教えてくれる?

今回は5500万光年先のブラックホールの存在が実際の観測で証明され、これからはさらに近くのブラックホールを観測する目処がたちました。

重力波やブラックホールの存在が証明されることは宇宙の起源を知る大きな材料になりうる。

とよく言われます。

これは、ほとんどの銀河の中心にあると言われるブラックホールが銀河という一つの集団を形成するキッカケになっていると考えられている事から、その初期の状態を考える事で「宇宙で最初にできた銀河はどうしてできたのか?」という事に迫る手立てができるからです。

さらに、その問いの答えが分かれば、その時の原子や分子、素粒子の構成なども考える事ができるようになり、未だ全くの謎とされる「ビッグバン前後の予測」や「暗黒物質と暗黒エネルギー」などについての概要の想像にも手が届く事になるかもしれないのです。

さいごに

重力波の検出が新しい天文学への転換になると言われてきました。

そして、重力波が検出されてから約2年・・・。

たった2年で困難だと言われてきたブラックホールの存在証明が可視で確認できるまでに発展しました。

これからそう遠くないうちに、アインシュタインの重力場方程式が暗示し、スティーブン・ホーキング博士が可能性を提唱し続けた「ワームホール」の存在の有無にも結果が示される日が来るのかもしれませんね!

もしそうなった時に、その結果が「ワームホールは存在する!」となったなら、次に来る天文学と物理学の時代は、いよいよ「時間旅行」の研究に辿り着くのかもしれません・・・。

まあでも、このとてつもなく広大な宇宙はそれほど単純ではなく、簡単に答えを出してはくれないでしょうから、「野次馬根性の夢物語」はこれくらいにしておきましょう。

毎度の事ですが、遠方宇宙の天文学に関わる方々には、私はただ脱帽するばかりです・・・。

何万人居るのかは分かりませんが・・・。

できる事なら、関わった全ての方に「ノーベル賞」を授与していただきたいと思います。

 

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