2つのブラックホールが合体すると、宇宙に重力波と呼ばれる波紋が生じます。地球上の検出器はこれらの信号を「捉える」ことができ、 科学者が宇宙をより深く理解するのに役立ちます。 - 写真：マギー・チャン／サイモンズ財団
ブラックホールは、光さえも逃れられないほどの強い重力を持つ「宇宙の怪物」であり、長い間、科学者にとって魅力的なテーマであった。
ブラックホールは、1世紀以上前にアルバート・アインシュタインの理論的著作に登場し、20世紀にはスティーブン・ホーキングによって広範囲に研究されたにもかかわらず、その「目に見えない」性質のために、宇宙で最も到達しにくい対象のままである。
重力波：ブラックホール研究への扉を開く鍵
2015年、LIGO重力波観測衛星（米国）は、はるか遠く宇宙で2つのブラックホールが衝突することで生じる時空のさざ波である重力波を初めて観測しました。この発見は、宇宙観測における「新たな感覚」の開拓と評され、ブラックホールに関する理論を直接検証する機会も提供しました。
しかし、初期データは 2 つの重要な予測を確認するには詳細が足りません。
一つはアインシュタインのカー理論です。一般相対性理論によれば、ブラックホールは質量とスピンという二つの基本的な性質だけで記述できます。ブラックホールに落ち込むと、他のすべての性質は「消滅」し、「無毛定理」として知られています。
2つ目はホーキングの面積定理です。スティーブン・ホーキングは1971年に、ブラックホールの事象の地平線（何も逃れられない境界）の面積は、時間の経過とともに一定か増加するだけで、減少することは決してないと予言しました。
これは、宇宙のエントロピー（無秩序の度合い）が常に増加するという熱力学の第二法則に似た原理だと考えられています。
10年ぶりの躍進
Sciencedailyによると、LIGO-Virgo-KAGRAの国際共同研究チームは最近、 Physical Review Letters誌に新たな研究成果を発表しました。この研究では、2つのブラックホールの衝突（GW250114イベント）によって発生した、これまでで最も詳細な重力波信号が記録されました。この衝突により、太陽の63倍の質量を持ち、毎秒最大100回転する巨大ブラックホールが形成されました。
最先端技術のおかげで、科学者たちは初めて、2つのブラックホールの合体前と合体後の「全体像」を得ることに成功しました。このデータから、2つの仮説が同時に立証されました。
ブラックホールは、まさにアインシュタインの一般相対性理論が予測したとおり、質量とスピンによって正確に説明されます。
ホーキングの面積定理に従って、事象の地平線の面積は合体後にのみ増加します。
アインシュタイン（右）とホーキング（左）はブラックホールの性質について正確な評価を行っていた - 写真：MashableIndia
ブラックホールから宇宙の本質まで
ホーキングの定理の証明は、ブラックホールと熱力学の間に不思議な類似性があることを明らかにしています。言い換えれば、ブラックホールの面積の増大はエントロピーの増加に似ており、ブラックホールは空間と時間の性質、そして現代物理学の最大の試みである一般相対性理論と量子力学の量子重力理論への統合への「数学的な窓」となる可能性を示唆しています。
「これは、宇宙のブラックホールが実際にアインシュタインの理論に合致していることを示す、これまでで最も明確な証拠です」と、研究チームのメンバーであるマキシミリアーノ・イシ氏は述べています。「ブラックホールの面積がエントロピーと同じ法則に従うという事実は、宇宙の性質に深い意味合いを持っています。」
今後10年間で、重力波検出器の感度は現在の10倍に向上するでしょう。レーザー干渉計宇宙アンテナ望遠鏡の後継機が建設中で、銀河系の中心にある超大質量ブラックホールからの振動を捉えることが期待されています。
アインシュタインが数式でブラックホールを予言してから100年以上、そしてホーキングがそれを理論的に証明してから半世紀以上が経ち、人類は今や、それらの正しさを証明する信号を直接「聞き」、「見て」いる。
かつては科学書の中にしか存在しなかったブラックホールが、徐々に天文学者の目の前で「現実」の存在になりつつあり、記録される重力波信号は、人類が我々の住む神秘的な宇宙をより深く理解する上で一歩前進となる。
出典: https://tuoitre.vn/phat-hien-song-hap-dan-xac-nhan-tien-tri-cua-einstein-va-hawking-ve-ho-den-20250913075131812.htm
コメント (0)