宇宙論における最大の問題の1つ」に対する解決策を提案する研究によれば、超巨大ブラックホールは宇宙の膨張を駆動するエンジンである可能性があるそうです。
90億年にわたる宇宙の歴史の中で、超巨大ブラックホールを比較することにより、ほとんどの巨大銀河の中心に潜む貪欲な巨大ブラックホールが、ダークエネルギー(既知の宇宙の68%を構成し、その加速膨張を引き起こす謎の力)の源である可能性を示す手がかりを発見しました(新しいタブで表示されます)。研究者らは、この研究成果を2月2日と2月15日にアストロフィジカル・ジャーナル(新しいタブで開く)とアストロフィジカル・ジャーナル・レターズ(新しいタブで開く)の2つの論文で発表しています。
「もしこの理論が成立すれば、宇宙論全体に革命をもたらすでしょう。なぜなら、20年以上にわたって宇宙論者や理論物理学者を当惑させてきた暗黒エネルギーの起源について、ついに解決策を手に入れたのですから」と、共著者で英国ラザフォードアップルトン研究所(RAL)の天体物理学者クリス・ピアソン(新しいタブで開きます)は声明で述べています(新しいタブで開きます)。
ダークエネルギーが明らかに
前世紀、天文学者は、宇宙がこれまでにない速さで膨張していることを発見しました。本来なら、重力はゆっくりと宇宙を押し広げ、「ビッグクランチ」と呼ばれる現象が起こるはずなのに、これは驚くべきことでした。この矛盾を説明するために、科学者たちは、重力を打ち消すほど強力な何かが存在し、それが宇宙のあらゆるものをさらに押し広げているはずだと提唱しました。それをダークエネルギーと名付けたのです。
しかし、ダークエネルギーが宇宙崩壊を逆転させるためには、宇宙の大部分を占めるほど膨大な量が存在しなければならないのです。しかし、これまでダークエネルギーはどこにも見当たりませんでした。
このたび、この隠された現象の仕組みを解明する手がかりが得られたようです。両チームは、2組の銀河の中心にあるブラックホールの質量を比較しました。一方は、90億年前から私たちのもとに光が届いている、若くて遠い銀河で、もう一方は数百万光年しか離れていない古い銀河です。この巨大ブラックホールは、ブラックホールが星を食い尽くしたり、ブラックホール同士が衝突・結合したりするだけでは説明できないほど、宇宙全体で7倍から20倍にも膨れ上がっていることがわかったのだ。
その代わりに、研究者たちは、ブラックホールは宇宙と歩調を合わせて成長していると提唱している。ブラックホールの中心で星を押しつぶし、光を捕らえる力を、真空エネルギーと呼ばれる仮想の暗黒エネルギーで克服し、ブラックホールを外側にどんどん膨張させているのだ。そして、どういうわけか、宇宙の全構造を一緒に引きずり出しているのだ。
「これは本当に驚くべき結果です。私たちは、ブラックホールが時間とともにどのように成長するかを調べ始めましたが、宇宙論における最大の問題の1つに対する答えを見つけたかもしれません」と、共著者であるインペリアル・カレッジ・ロンドンの宇宙物理学者、デイブ・クレメンツ(新しいタブで開く)は声明で述べています。
もし、ブラックホールの中心部に膨張型ダークエネルギーが潜んでいるとすれば、重力が大きなスケールで宇宙にどのように作用するかを記述するアインシュタインの一般相対性理論が長年抱えてきた2つの謎が解けることになります。また、ブラックホールの暗黒物質の働きを説明するために必要な特異点(物理法則が破綻する極小の点)の存在も不要になるのです。
「我々は、本当に同時に2つのことを言っています:典型的なブラックホール解決策が、長い長い時間スケールでうまくいかない証拠があること、そして我々は、ダークエネルギーのための最初の提案された天体物理学的なソースを持っていることです」と、最初の著者であるハワイ大学の天文学者、ダンカンファラー(新しいタブで開く)が声明で言いました。「しかし、その意味は、他の人々が暗黒エネルギーの源を提案しなかったということではなく、これは、暗黒エネルギーの源として宇宙に何も新しいものを追加していない最初の観測論文です:アインシュタインの重力理論におけるブラックホールは暗黒エネルギーです'。
この理論を実証するためには、ブラックホールの質量を時間経過とともにさらに詳細に観測し、宇宙の膨張に伴う質量の増加を詳細に追跡することによって、ブラックホールの謎の成長に他の要因がないことを確認する必要があります。