その名の通り、ブラックホールは謎を醸し出しています。 それらは観察できず、制御不能であり、1916年の最初の予測後50年以上にわたって発見されていません。 天文学者はそれ以来、私たちの天の川の中心にある超巨大なものを含む私たちの宇宙にブラックホールの証拠を発見しました。 しかし、これらの宇宙の謎については、彼らがタイタニックの重力で吸い込んだものに正確に何が起こるかを含めて、多くが不明のままです。
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50年前、物理学者ジョン・ウィーラーは、超大質量星の崩壊した残骸の説明として「ブラックホール」という用語の普及を助けました。 「ワームホール」など他のいくつかの有名な天文学用語を作り出し、普及させたホイーラーによると、「重力で崩壊した物体を宇宙を説明するために繰り返し使用した」という彼の話している天文学会議の聴衆からの提案でした巨人。
「まあ、そのフレーズを4、5回使った後、聴衆の誰かが「なぜそれをブラックホールと呼ばないのか」と言いました。」 ウィーラーは科学作家のマーシア・バルトゥシアックに語った。
ウィーラーは、50年前にアルバートアインシュタインが一般相対性理論の有力な理論で最初に調査したアイデアに名前を付けていました。 アインシュタインの理論は、重力が物体の質量による空間と時間の歪みの結果であることを示しました。 アインシュタイン自身がブラックホールの可能性を認めることに抵抗した一方で、他の物理学者は彼の土台を使って銀河の怪物を肉付けしました。 原子爆弾で有名な物理学者J.ロバートオッペンハイマーは、アインシュタインが理論を発表した直後に物理学者カールシュワルツシルトによって概説された重要な特徴を参照して、これらの体を「凍結星」と呼びました。
その特徴は「イベントの地平線」でした：逃げることが不可能になるブラックホールを囲む線。 このような地平線が存在するのは、特定の距離で、原子がブラックホールの重力から離脱するために必要な速度が、光の速度（宇宙の速度制限）よりも高くなるためです。 イベントの地平線を越えた後、あなたを構成するすべての物質は、強い重力によって激しく粉砕され、最終的にブラックホールの中心の無限密度の点に押しつぶされ、特異点と呼ばれます。 必ずしも楽しい方法ではありません。
ただし、ブラックホールを介したこの詳細な説明は理論的なものです。 ブラックホールの激しい重力は時間の経過を大きくゆがめるため、ブラックホールの外側にいる観測者には、1つに落ちた物体がイベントホライズンの近くで減速して「フリーズ」し、消えていくように見えます。 （どちらの方がずっといいですね。）
言い換えれば、このイベントの地平線の重要性にもかかわらず、科学者は実際にその存在を直接証明したことはありません。 また、ブラックホールを見つけることさえ困難であるため（光は逃げられないため、ほとんどの望遠鏡では見えないため）、観察することははるかに少なく、試す機会は多くありませんでした。 説得力のある証拠がないため、一部の天体物理学者は、ブラックホールと呼ばれる天体のいくつかは、特異性や事象の地平線なしに、私たちが信じるようになったものとは劇的に異なるかもしれないと理論化しました。 代わりに、それらは、硬くて表面が冷たい、暗く、密度の高いオブジェクトである可能性があります。
しかし、このブラックホールの懐疑論は、望遠鏡が異常な何かの行為で最終的にブラックホールを捕らえたため、独自の懐疑論を集め始めました。 過去7年間で、「人々は星がブラックホールに落ちるのを目にし始めました」と、テキサス大学オースティンの天体物理学者であるPawan Kumar氏は言います。 「これらは非常に明るいもので、数十億光年先から見ることができます。」
その後、これらの明るい、比較的速い星の嚥下の多くが観測されました。 昨年クマールは、これらの発光がイベントの地平線の存在を証明するための良いテストになると判断しました。 「コミュニティのほとんどの人は、表面が硬くないと思っていました」とクマールは言います。 しかし、彼は「科学では注意する必要がある。証拠が必要だ」と強調する。
2016年、Kumarと彼の共同研究者であるハーバードスミスソニアン天体物理学センターのRamesh Narayanは、ブラックホールに飲み込まれている星が本当に硬い表面に衝突した場合にどのような効果が期待できるかを計算しました。 岩に物体をぶつけたようなものだと、クマールは言い、激しい運動エネルギーを作り出し、それが数ヶ月、あるいは数年もの間、熱と光として放出されます。
しかし、3年半にわたる望遠鏡データのスキャンでは、星が硬い表面のブラックホールに衝突した場合、彼とナラヤンが計算した光の特徴のインスタンスはリリースされませんでした。 確率に基づいて、研究者は、その期間に少なくとも10個の例を発見すべきであると予測していました。
クマールは、今年のジャーナルMonthly Notices of the Royal Astronomical Societyで発表されたこの研究を、イベントの地平線の存在を証明するための「適切なステップ」と呼んでいます。 しかし、まだ完全な証拠ではありません。 理論的には、彼の研究の計算内には、表面が硬いブラックホールが存在する可能性があります。 しかし、その表面の半径は、ブラックホールのシュワルツシルト半径の約1ミリ以内、または重力を逃れるのに必要な速度が光の速度に等しくなるポイントでなければなりません。 （他の星のオブジェクトにも重力があるため、シュワルツシルトの半径は常にイベントの水平線と同じではないことに注意してください）。
「この論文が可能な固体表面の半径に制限を課している-超大型コンパクトオブジェクトのシュワルツシルト半径の4分の1の4分の1」は印象的です」と、この研究に関与しなかったNASAの天体物理学者のバーナードケリーは言います。
クマールは、パイプラインで既にその限界をさらに狭めるための研究を行っており、ハードサーフェスブラックホールが存在しない可能性がほぼ確実になるまでになっています。 それは、彼にとって、伝統的なブラックホールが私たちの宇宙を占める唯一のブラックホールであるという信頼できる証拠になるでしょう。 「それが完成すれば、私の視野ではほとんどフィールドを閉じます」とクマールは言います。 「アインシュタインの理論が正しいという確固たる証拠があります。」
