理研,蒸発するブラックホール内部を理論的に記述

著者: sugi

理化学研究所(理研)の研究グループは,量子力学と一般相対性理論を用いて,蒸発するブラックホールの内部を理論的に記述した(ニュースリリース)。

近年の観測により,ブラックホールの周辺のことについては徐々に分かってきたが,その内部については,極めて強い重力によって信号が外にほとんど出てこられないため,何も分かっていない。

また,ブラックホールは形成される過程において,時間変化する曲がった時空の効果と真空の量子的効果により,ブラックホール近くの真空から光の粒子(光子)が生成され放出される「ホーキング輻射」によって最終的に蒸発することが理論的に示されており,内部にあった物質の持つ情報が蒸発後にどうなってしまうのかは,現代物理学における大きな未解決問題の一つとなっている。

重力を時空の曲がりとして記述する一般相対性理論に基づくブラックホールは,重力が非常に強いため時空が極端に曲がり,光さえも脱出できない。光が遠くに逃げられるかどうかの時空の境界である,ブラックホールとその外側の境界を「イベントホライズン」といい,その半径はブラックホールのもととなった物質の質量(エネルギー)で決まり,「シュワルツシルト半径」と呼ばれる。

今回,研究グループは,ブラックホールの形成段階から蒸発の効果を直接的に取り入れた理論的解析を行ない,「物質の量子力学の効果を含むアインシュタイン方程式」の新しい解を得た。その結果,ブラックホールはイベントホライズンを持たない高密度な物体であることがわかった。

これは,ブラックホールはあらゆる物体が強い重力の下で取り得る極限的状態であることを示す。この解はブラックホール内部の物質と時空を直接記述することができるため,内部に入った物質の情報を追跡できるという。

研究グループは,今後の研究により,蒸発後にその情報がどうなるのかを理解できる可能性があるとする。この研究成果は,ブラックホールの正体に迫るものであり,遠い未来,情報を蓄えるデバイスとしてブラックホールを活用する「ブラックホール工学」の基礎理論になると期待できるとしている。

キーワード:

関連記事

  • 広島大ら、ブラックホールに落ち込むプラズマ構造を解明

    広島大学、大阪大学、JAXA宇宙科学研究所、愛媛大学は、気球望遠鏡XL-Caliburを用いた新たな観測により、ブラックホール周辺の極限的な環境を明らかにした(ニュースリリース)。 ブラックホールに降着し吸い込まれる物質…

    2025.11.28
  • 【ノーベル物理学賞】量子技術に高まる関心

    今年のノーベル物理学賞で,ジョン・クラーク氏(カリフォルニア大学バークレー校),ミシェル・H・ドゥヴォレ氏(エール大学ほか),ジョン・M・マルティニス氏(カリフォルニア大学サンタバーバラ校)の「電気回路における巨視的な量…

    2025.10.08
  • ノーベル物理学賞、量子トンネル効果などの基礎を築く

    2025年のノーベル物理学賞は,ジョン・クラーク氏(カリフォルニア大学バークレー校),ミシェル・H・ドゥヴォレ氏(エール大学ほか),ジョン・M・マルティニス氏(カリフォルニア大学サンタバーバラ校)の3氏に授与されることが…

    2025.10.07
  • 東大ら,宇宙望遠鏡で活動的なブラックホールを観測

    東京大学,中国 武漢大学,愛媛大学,立命館大学,国立天文台は,ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡(JWST)を用いて129億年前の宇宙に存在する活動的なブラックホール(クェーサー)を観測した(ニュースリリース)。 JWSTの…

    2025.09.25
  • 愛媛大ら,すばると宇宙望遠鏡でブラックホール発見

    愛媛大学の研究グループは,すばる望遠鏡の広域探査で見つけた初期宇宙の最高光度の銀河11個をターゲットとして,ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡による超高感度観測し,7個の銀河の中に,塵に隠れて潜む巨大ブラックホールを発見する…

    2025.09.17
  • 愛媛大ら,ブラックホールX線連星の観測結果を発表

    愛媛大学,福岡教育大学,ミシガン大学は,2023年に打ち上げられたX線分光撮像衛星XRISM(クリズム)による,天の川銀河にあるブラックホールX線連星4U 1630-472の観測結果を発表した(ニュースリリース)。 ブラ…

    2025.08.19
  • 京大ら,テイル重力波を含む重力波波形を再構成

    京都大学,米Johns Hopkins大学,デンマークNiels Bohr研究所は,小さな外的環境で乱れた準固有振動の集合を取り扱うことで,テイル重力波を含む重力波波形を再構成できることを明らかにした(ニュースリリース)…

    2025.07.29
  • 京大ら,潮汐破壊現象の最高精度の偏光観測に成功

    京都大学らの研究グループは,京都大学せいめい望遠鏡・国立天文台すばる望遠鏡をはじめとする国際的な望遠鏡網により潮汐破壊現象AT2023clxを詳細に観測し,潮汐破壊現象に伴うガスの噴出方向と銀河中心環境が空間的に直交する…

    2025.06.23

新着ニュース

人気記事

新着記事

  • オプトキャリア