【天文】これまでブラックホールだと思われていたものは「実は異なる存在」である可能性 ネット「特異点って不自然」「代替理論は複数ある」

ブラックホール科学
1ヨロロの名無しさん2023/05/18(木) 21:14:14.19ID:Pl3f+q55

これまでブラックホールだと思われていたものは「ブラックホールのように見えるが実は異なる存在」である可能性

 ブラックホールは巨大な恒星が自身の重力に耐えきれず崩壊してできる、光すら脱出できないほど超高密度かつ大質量の天体だとされています。
 ところが、ジョンズ・ホプキンス大学の理論物理学者らが新たに発表した論文で、「ブラックホールだと思われていたものは、実はブラックホールのように見える別の存在かもしれない」と主張しています。

 Imaging topological solitons: The microstructure behind the shadow
 

Imaging topological solitons: The microstructure behind the shadow
The authors study photon geodesics in the gravitational background generated by smooth horizonless topological solitons with the same large distance behaviour a

https://doi.org/10.1103/PhysRevD.107.084042

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89ヨロロの名無しさん2023/05/19(金) 22:56:49.31ID:hLpLdOv/

>>1
ブラックホールのように見えるが

ブラックホールは見えません

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▼追加ソース

DeepL翻訳
もう何十年も前から、ブラックホールの代用品として、ブラックホールを模倣した地平線のない幾何学が提案されている。ファズボール、グラビアスター、ダークマターコンセントレーション…。新しい例として、いわゆるトポロジカルスター(https://journals.aps.org/prd/abstract/10.1103/PhysRevD.107.084042)があります。

位相欠陥 - Wikipedia

↑より引用
数学、物理学における位相欠陥(いそうけっかん、トポロジカルソリトンと呼ばれることもある)とは、ホモトピー非同値な境界条件の存在に起因する偏微分方程式や場の量子論の解のことである。

ブラックホールとそっくりなトポロジカル・ソリトンについてはこのページが分かりやすそうです。それでも私には難解ですが(;’∀’)

「位相欠陥(トポロジカル星)」の画像化 黒くないブラックホールのような天体
「ブラックホール」は非常に知名度の高い天体ですが、その存在がカール・シュヴァルツシルトによって最初に予言されたのは1915年です。アルベルト・アインシュタインが一般相対性理論を発表したわずか1か月後に、シュヴァルツシルトは一般相対性理論を解くことでブラックホールに当たる天体が出現することを数学的に証明しました (当時は

↑より引用
位相欠陥は強い重力を持つ小さな天体であり、一見したところではブラックホールと見分けがつかないと考えられています。ただし、ブラックホールとは異なり、位相欠陥には中心部に特異点が生じません。非常に複雑に巻き上げられた時空によって、大きさのない1点に潰れてしまうことが回避されているからです。その一方で、“時空の巻き上げ”は表面にも表れるため、位相欠陥の外観にも影響を与えると考えられます。

特異点がないことで理論上の矛盾がなくなるようです。

論文の掲載先はPhysical Review Dのようです。

フィジカル・レビュー - Wikipedia

↑より引用
『フィジカル・レビュー』(英語:Physical Review)はアメリカ物理学会が発行する学術雑誌で、物理学の専門誌としては最も権威がある。現在、Physical Review AからEまでの領域別専門誌と、物理学全領域を扱う速報誌Physical Review Lettersに分かれている。
<略>
Physical Review D  素粒子、場の理論、重力、宇宙論

残念ですが会員専用なので詳細は見れません。

Imaging topological solitons: The microstructure behind the shadow
The authors study photon geodesics in the gravitational background generated by smooth horizonless topological solitons with the same large distance behaviour a

↑より引用 DeepL翻訳
我々は、ヌル測地線の計算、リアプノフ指数の導出、および遠方観測者から見た形状を画像化することによって、これらの解をシュワルツシルト・ブラックホールと比較する。

ジョンズ・ホプキンズ大学 - Wikipedia

↑より引用
ジョンズ・ホプキンズ大学(英語: Johns Hopkins University)は、メリーランド州ボルチモアに本部を置くアメリカ合衆国の私立大学。1876年創立、1876年大学設置。大学の略称はJHU/ホプキンズ。世界屈指の医学部を有するアメリカ最難関大学の一つであり、脳神経外科学、心臓外科学、小児科学、児童精神医学などの学問を生み出した[1][2][3]

ジョンズ・ホプキンズ大学の「Pierre Heidmann」氏のページを見てみましたがほとんど情報がありません。

Pierre Heidmann | Physics & Astronomy

研究のページもありましたがサッパリとしたものです。研究の内容は会員登録するか、関連ニュースで読み取るかしかなさそうです。

Could this copycat black hole be a new type of star? | Physics & Astronomy
Postdoctoral Fellow Pierre Heidmann led research co-authored with Professor Emanuele Berti and Assistant Professor Ibrahima Bah that employs simulations to sugg

↑より引用 DeepL翻訳
この模倣ブラックホールは、新しいタイプの星なのだろうか?

「Pierre Heidmann」氏の他の論文を探したい場合には「Google Scholar」が一番早そうです。

Pierre Heidmann
‪Johns Hopkins University‬ - ‪‪Cited by 1,527‬‬ - ‪Theoretical Physics‬
4ヨロロの名無しさん2023/05/18(木) 21:26:58.32ID:3Np7inQm

やっぱり超大質量BHの事だったか
成長過程でのミッシングリンクやダークエネルギーとの関連性がこの前記事になってたよな

→ この発言にコメント

アンドロメダ銀河に「ブラックホールのミッシングリンク」を埋める存在を発見 - ナゾロジー
英LJMUは、アンドロメダ銀河の球状星団と考えられていた天体が実は衝突した銀河の残骸だったと解明。その中心核に非常に珍しい天体「中間質量ブラックホール」を発見したと報告しています。
ブラックホールとダークエネルギーを結びつける世界初の観測的証拠
ブラックホールとダークエネルギー(1)を結びつける世界初の観測的証拠    山口大学大学院創成科学研究科(理学系学域)物理学分野の坂井 伸之教授らの国際研究チーム(アメリカ、カナダ、ポルトガ
10ヨロロの名無しさん2023/05/18(木) 21:42:39.81ID:KxyR7etG

ホーキング放射でブラックホールの存在が否定されてるのにブラックホールの撮影成功とかおかいしと思ったよ
無限大で時間が止まってるのにブラックホールは時間で消滅するとか仮説が矛盾してるし

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102ヨロロの名無しさん2023/05/20(土) 12:39:42.94ID:QUdLg6/T

>>13
ファズボールなんてのもあるんだな
これが元ネタ?

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52ヨロロの名無しさん2023/05/19(金) 08:28:30.88ID:wuHKVhV8

>>13
非専門家向けのめっちゃわかりやすい解説だな。
無駄に誤解を招くような表現を使わず研究内容をちゃんと説明してる。

紐理論とか言い出さず、ちゃんと余剰次元の非超対称性な理論と強調してるのがめちゃ好感

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27ヨロロの名無しさん2023/05/18(木) 23:34:48.97ID:+vx2qVz7

弦理論でいいの?
超弦理論までは必要ない感じ?

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超弦理論 - Wikipedia

↑より引用
超弦理論(ちょうげんりろん、英: superstring theory)は、物質の基本的な構成要素を理解するためのモデルであり、物理学の理論、仮説の1つ[1]。物質の基本的単位を、大きさが無限に小さな0次元の点粒子ではなく、1次元の拡がりをもつ弦であると考える弦理論に、超対称性という考えを加え、拡張したもの。超ひも理論、スーパーストリング理論とも呼ばれる。

36ヨロロの名無しさん2023/05/19(金) 01:21:17.43ID:x+OKo0Ii

ブラックホールの特異点って大きさはゼロなのに、密度と重力は無限大。
感覚ではそんなの不自然だしあり得ないから、「実は違うんじゃね?」と思うのは妥当だよなぁ

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64ヨロロの名無しさん2023/05/19(金) 11:51:28.58ID:FsSt5wAt

>>36
そんなもん別の宇宙か次元につながっちまうもんな

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56ヨロロの名無しさん2023/05/19(金) 08:43:52.30ID:L0PQVGIA

特異点を必要としないBH代替理論は複数提案されてて、これはそのひとつでしかないし
詳細を詰めておけば今後の観測の指針になるからもちろん無駄なものではないけど

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60ヨロロの名無しさん2023/05/19(金) 10:25:29.43ID:MT1z+64U

うーん全くわからん
クソ雑魚の身分からすれば以前どこかで見た、物質に最低限の大きさがあるから特異点はなくブラックホールっぽいものは出来るけどブラックホールじゃないですよ理論のほうがしっくりくるなぁ

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「事象の地平面」なんてなかった? ブラックホールに新理論、理研が発表 “情報問題”にも筋道
理化学研究所は「ブラックホールは事象の地平面を持たない高密度な物体である」とする、これまでの通説とは異なる研究結果を発表した。
65ヨロロの名無しさん2023/05/19(金) 12:17:46.74ID:9N6GMdsr

面白いな
わからない事だらけで妄想が捗る

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72ヨロロの名無しさん2023/05/19(金) 18:10:56.97ID:jKLhGjrd

なんだ、ブラックホールが理想的な極限の特異点のものだけしかないって前提の話じゃん
あほくさ

ブラックホールにも成長過程があるんだから特異点に至らないブラックホールがほとんどなのが当たり前
それを新たな天体物にすり替えようとしてるのは暇な奴だな

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76ヨロロの名無しさん2023/05/19(金) 18:58:55.65ID:wuHKVhV8

>>72
重力方程式の解という観点からは、星がブラックホールになるとき、
特異点が形成されるまではブラックホールとは呼べないけどね。
特異点が作られイベントホライゾンが出来てこそのブラックホールなんだから

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81ヨロロの名無しさん2023/05/19(金) 19:38:19.01ID:7CcPkC5W

>>76
そんなのはどうでもいいこと
シュバルツシルト半径が形成された時点でブラックホールだよ

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82ヨロロの名無しさん2023/05/19(金) 20:13:36.75ID:wuHKVhV8

>>81
いや、だから一般相対論の枠組みのなかではシュワルツシルト半径を持つような重力方程式の解で特異点をもたないような解は存在しないから。
今の相対論を信じてるのなら、シュワルツシルト半径って言った時点でそれは特異点を持つ天体だよ

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シュワルツシルト半径 - Wikipedia

↑より引用
1916年、カール・シュヴァルツシルトはアインシュタインの重力場方程式の解を求め、非常に小さく重い星があったとすると、その星の中心からのある半径の球面内では曲率が無限大になり(下記にあるように、現在はこの考えは誤りとされている)、光も脱出できなくなるほど曲がった時空領域が出現することに気づいた。その半径をシュワルツシルト半径 (英語: Schwarzschild radius) または重力半径と呼び、シュワルツシルト半径よりも小さいサイズに収縮した天体はブラックホールと呼ばれる。

80ヨロロの名無しさん2023/05/19(金) 19:13:38.41ID:iBHPA3GL

ペンタゴン「そうなのか?」
BH「さあ?」

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85ヨロロの名無しさん2023/05/19(金) 20:44:51.14ID:sG1CSMTf

中性子星とブラックホールの間ってなんか定義あるの?

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107ヨロロの名無しさん2023/05/20(土) 13:57:56.27ID:EU3XU0Za

>>85
クォーク星とかの仮説はあるけどまだ解明されてない

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クォーク星 - Wikipedia

↑より引用
クォーク星が実在するのかどうかは未解決問題であるが、もし存在すれば中性子星とブラックホールの中間的な重力をもち、大きさは中性子星より小さいと考えられる。この特徴を有するみなみのかんむり座のRX J1856.5-3754やへびつかい座のXTE J1739-285はクォーク星の候補と考えられていた。

91ヨロロの名無しさん2023/05/19(金) 23:36:38.89ID:oHtXyYh1

ニュートン力学で水星の近日点移動の計算が合わなくて「未発見の惑星がある!」とやってる感じがする。
理論にまだ何か不足があるんじゃないかね。

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100ヨロロの名無しさん2023/05/20(土) 11:35:17.32ID:Uhq5uSrD

二次元世界の数式では、Z座標の点も見えないし説明できないが
三次元世界から見れば普通の現象で、存在する

光速度を上限とした相対性理論が破綻するからといって、重力の地平線の先に何もなく特異点だと言ったって
重力源は存在する

光が光速度で動き回れる層流世界と、そうではない乱流世界があるのと同様で
層流世界でしか通用しない相対性理論で全てを解こうと考えてるほうがおかしい

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101ヨロロの名無しさん2023/05/20(土) 12:13:45.85ID:IkONaIKA

シュワルツシルド半径は何もブラックホールにだけではなくて、地球にもリンゴにもありますよ。この半径内に、該当物質全てが入ればそてらは点まで圧縮される、つまり一意的に特異点が生じるというのが、現在のブラックホール理論です。特異点が実際に生じないということであれば、それをブラックホールという風に定義してしまっても良いし、生じるものと生じないもの両方が存在するなら、後者を准ブラックホールとでも呼べば良いのでしょう。

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103ヨロロの名無しさん2023/05/20(土) 12:41:14.33ID:ll3srTl7

>>101
相手のシュワルツシルト半径が形成されたらBH云々の言葉に釣られて自分もシュワルツシルト半径って言葉を使ってしまったけど、
自分も>>82は正確じゃなかったな。ちゃんとイベントホライゾンって書くべきだった

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事象の地平面 - Wikipedia

↑より引用
事象の地平面(、英: event horizon)は、物理学・相対性理論の概念で、情報伝達の境界面である。シュバルツシルト面や事象の地平線()ということもある。

情報は光や電磁波などにより伝達され、その最大速度は光速であるが、光などでも到達できなくなる領域(距離)が存在し、ここより先の情報を我々は知ることができない。この境界を指し「事象の地平面」と呼ぶ。

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