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1まとめらいぶ2017/06/14(水) 22:32:14.05ID:nmrUA0U30 BE:601381941-PLT(13121)
相対性理論を破綻させる「裸の特異点」は存在可能 - ケンブリッジ大

ケンブリッジ大学の研究チームは、アインシュタインの一般相対性理論が成り立たなくなる
「裸の特異点(Naked Singularity)」が、4次元時空(空間3次元+時間1次元)において存在で
きるとする研究結果を発表した。これまで、5次元以上の高次元空間については裸の特異点
が存在する可能性が指摘されていたが、私たちの住んでいるこの宇宙と同レベルの次元で
あっても裸の特異点が存在しうることを示すシミュレーション結果が得られたのは今回が
はじめてであるという。研究論文は、物理学誌「Physical Review Letters」に掲載された。

【マイナビニュース】
 http://news.mynavi.jp/news/2017/06/02/249/



ブラックホールの内部に隠れているとされる特異点が、むき出しの状態になった
「裸の特異点」の存在が示された(出所:ケンブリッジ大学)

ブラックホールの内部では質量が中心の一点に集中しており、この点では、密度と時空の
曲率が無限大になると考えられている。そこでは、無限大の密度などを計算で扱うことが
できないため、アインシュタインの一般相対性理論を含む既存の物理法則が成り立たなく
なる。このように無限大の出現によって物理法則が破綻する点は「特異点」と呼ばれる。

一方、ブラックホールに吸い込まれると強い重力場にとらえられ、光でさえも戻ってこら
れなくなるとされている。光が戻れなくなる地点(ブラックホールの内部と外部の境界面)
は「事象の地平面」と呼ばれる。ブラックホールの内部で起きた出来事は外部からは観
測できず、外部の宇宙に対しては因果関係をもたないとみなせる。

したがって、特異点が存在したとしても、それがブラックホールの内部にあるかぎりは
外側の世界には影響がないと考えることができる。物理法則が成り立たない場所が宇宙
の中に存在しているのは都合が悪いが、そのような不都合な場所は、上手い具合に事象
の地平面によって周囲から覆い隠されているようにみえる。この考え方を「宇宙検閲官
仮説(cosmic censorship conjecture)」という。物理学者のロジャー・ペンローズらに
よって提唱された。

宇宙検閲官仮説がどんな場合でも必ず成り立つかどうかは、議論が分かれるところであ
り、特異点が隠されずにむき出しの状態で存在する「裸の特異点」についてもさまざま
な検討が行われている。

特殊な時空の条件を考えた場合には、裸の特異点が存在可能になるとする研究はいろい
ろと出てきており、たとえば、2016年にケンブリッジ大学のチームがスパコンを使って
行ったシミュレーションでは、5次元空間上に存在する環状のブラックホールでは裸の
特異点が形成されるという結果が出ている。

今回の研究が注目されるのは、5次元以上の高次元空間ではなく、私たちの宇宙と同じ次
元レベルである4次元時空でも裸の特異点が存在しうると示されたところにある。ただし、
この宇宙とまったく同じ性質をもつ時空というわけではなく、時空の曲率が負である
「反ドジッター空間」という条件がついている。

つづく
2まとめらいぶ2017/06/14(水) 22:32:32.42ID:nmrUA0U30.net BE:601381941-PLT(12121)
観測されている実際の宇宙は、曲率がほぼゼロの平坦な時空構造であるとされており、
負の曲率をもつ反ドジッター空間とはかなり異なっている。反ドジッター空間のイメ
ージは、下図のように乗馬の鞍のような形に時空が歪曲した宇宙である。



平坦な3次元空間内にある2次元曲面として描いた場合の反ドジッター空間
(Credit: Wikimedia Commons)

反ドジッター空間の特徴として、ある点から出発した光が直進していくと、最終的に
もとの場所に戻ってくるという性質がある。これは光が反射して帰ってくる境界面を
もっているともいえる。研究チームは、この境界面における自由度を利用することで、
系にエネルギーを加えたときに裸の特異点が形成されることをシミュレーションによ
って示したとする。

研究チームのJorge E. Santos氏は「今回示された裸の特異点は、シミュレーション
内に荷電粒子を加えた場合には消滅するようにみえる」と話し、この問題について
さらに調べているところであるという。

荷電粒子の問題は、宇宙検閲官仮説と量子重力理論における「弱い重力予想(weak
gravity conjecture)」の間に何らかのつながりがあることを示唆するものであると
考えられている。「弱い重力予想」とは、矛盾のない量子重力理論であれば、どん
な理論であっても重力がもっとも弱い力として現れるとする仮説であり、十分な量
の荷電粒子の存在が不可欠とされる。このため、反ドジッター空間においては、弱
い重力予想における荷電粒子の存在によって特異点が消滅することで、宇宙検閲官
仮説が維持されるのかもしれないという。

裸の特異点が存在できる宇宙モデルの研究は、重力理論と量子力学を統合する量子
重力理論を完成させる上でも役立つと考えられている。

おわり
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1まとめらいぶ2017/01/27(金) 10:11:45.84ID:CAP_USER9.net
太陽系の中で最も大きな惑星である木星は、地球の1400個分の質量といわれている。
もし木星サイズの物体に体当たりされたなら、地球などひとたまりもないのは火を見る
より明らかだ。衝突しなかったにせよ、接近してくるだけで強大な重力の影響を受けて
地球上は大混乱に陥るだろう。そして今、不吉なことに、まさに木星サイズの物体が
時速3000万km以上のスピードで地球に向けて移動中であるという。

■木星サイズの物体が地球に近づいている

近づいたものはたとえ光でさえも勢いよく飲み込んで消し去る、まさに宇宙の死を象徴
するブラックホール。とはいえ近づいてしまったら一巻の終りとなるかといえば、
必ずしもそうではないことが最近の研究で指摘されている。

これ以上奥へ進むと戻れなくなるブラックホールの境界は事象の地平面(event horizon)と
呼ばれている。銀河系の中心に鎮座するような大質量ブラックホールなどの場合は特に、
周囲の大量のチリやガスが引き寄せられてこの事象の地平面で渦を巻いている。そして
渦巻のスピードが上がるとそこで周回しながらとどまる物体も多くなるのだ。

スピードが上がるほどに物体同士の摩擦によって付近が高温になり、熱によってガスが
爆発を起こし「ジェット」(Relativistic jet)と呼ばれるガスの噴射が起きていると考えられ
ている。このジェットはなんと光速に近いスピードで激しく噴き出すともいわれているのだ。

そして最近の研究によれば、噴出してくるのはガスばかりではないという。事象の地平面で
ガスと一緒に渦巻いているチリや岩石などがぶつかり合っているうちに組み合わさって
大きな物体になり、中には木星クラスのサイズになって、なんらかのタイミングでガス
爆発に後押しされてジェットと共に勢いよく放り出されるのだ。そのスピードたるや
なんと時速3000万km以上というからとてつもない速度だ。

「バラバラになった星屑が(事象の地平面の外周で)組み合わさって何百もの惑星サイズの
物体になります。それらの物体は最終的にどうなるのか? どうやって我々に近づいてくる
のか? 我々はこの問いに答えるためのコンピュータプログラムを開発しました」と語るのは
研究を主導するエデン・ギアマ氏だ。そしてこの新たに開発したプログラムが算出したところ
では、天の川銀河の中心にある大質量ブラックホールから放たれた木星よりも大きな物体が
現在、太陽系の地球に向かって時速3218万6880kmの速度で近づいているというのだ。

【トカナ】
 http://tocana.jp/2017/01/post_12088_entry.html




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1まとめらいぶ2016/01/07(木) 04:57:08.51ID:CAP_USER*.net
ブラックホールが〝光る〟! 京大が観測、謎解明に期待

 強い重力を持つブラックホール(BH)が周囲にあるガスを吸い込む際、
ガスが高温になって発光し、あたかもBHが光っているように見える珍しい現象
「アウトバースト」を、京都大などの国際チームが観測し
6日付の英科学誌ネイチャー電子版に発表した。

 チームの上田佳宏准教授(宇宙物理学)は「どのように物質を吸い込むのか
などBHには謎が多く、解明を進める上で画期的な成果」と話した。

 チームによると、観測したBHは「はくちょう座V404星」と呼ばれ、
地球からは約7800光年離れている。

 チームは光学望遠鏡を使って、2015年6月中旬~7月上旬、
アウトバーストを捉えた。30分から1時間の間隔で明るくなったり暗くなったりした。

 チームによると、はくちょう座
V404星のアウトバーストは1989年にも観測されたという。

産経 フォト

黒い円で示された「はくちょう座V404星」の位置(京都大提供)



「はくちょう座V404星」が明るくなったり暗くなったりする様子(京都大提供)

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1まとめらいぶ2015/12/10(木) 13:31:56.87ID:CAP_USER*.net
超巨大ブラックホール
磁場を初観測 国立天文台など

 国立天文台などの国際研究チームが、超巨大ブラックホールの周りを取り巻く
磁場の様子を初めて観測することに成功したと、米科学誌サイエンスに発表した。
磁場がからまったスパゲティのような構造をしており、
謎の多いブラックホールの解明に期待がかかる。

 研究チームは、米国内の電波望遠鏡を使い、銀河系の中心にあり、
地球から約2万5000光年離れたブラックホール「いて座Aスター」を観測した。
このブラックホールは直径約2600万キロあり、
太陽の約400万個分の質量を持つ。

 超巨大ブラックホールでは、猛烈な勢いでガスが放出される「ジェット」と
呼ばれる現象が観測され、ジェットの生成に磁場がかかわっていると
考えられているが、その様子は分かっていなかった。

 観測によって、ブラックホールの半径の6倍程度の範囲に発生する磁場が
詳細にとらえられ、スパゲティのようにからまった複雑な構造であることが分かった。
国立天文台の本間希樹(まれき)教授(電波天文学)は「この観測技術を応用し、
ブラックホールの直接観測にも挑みたい」と話す。【久野華代】

毎日新聞

ブラックホールの周囲を複雑な磁力線が取り巻いて磁場を形成する

イメージ図=米ハーバード・スミソニアン天体物理学センター提供

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