宇宙にはブラックホールがいくつあるのでしょうか？最新の数字: 400兆!

宇宙にはブラックホールがいくつあるのでしょうか？これは現代の天体物理学と宇宙論における最も差し迫った疑問の 1 つであり、科学者たちはついにその答えを見つけました。

イタリアの国際高等研究院（SISSA）などの科学者らは、「天体物理学ジャーナル」の最新号に、恒星ブラックホールの数を初めて数え、宇宙全体におけるその分布を計算したと記した。これを基に、現在観測可能な宇宙のブラックホールの数はおよそ400兆個であると計算した。

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最新の研究では、科学者らは、SISSA研究者マリオ・スペラ博士が開発した最先端の恒星および連星進化アルゴリズムSEVNと銀河関連の物理的特性（特に星形成率、恒星質量ブラックホールの数、星間物質の金属含有量）の経験式を統合し、独自の計算方法を開発して上記の結論に至った。

恒星質量ブラックホールは、数太陽質量から数百太陽質量の範囲の質量を持ち、大質量星の寿命の終わりに発生します。新たな研究によれば、宇宙の通常の物質の約1%が恒星質量ブラックホールに「閉じ込められている」という。

研究者らは次のように説明した。「星形成率などの特性は、恒星ブラックホールの数と質量を定義する上で重要な要素です。新しい計算方法の助けを借りて、私たちは宇宙の歴史を通じて恒星ブラックホールの数とそれらの質量分布を取得し、これに基づいて観測可能な宇宙全体のブラックホールの数を取得しました。」

この研究の主著者であるアレックス・セシリア博士は、「科学者が恒星質量ブラックホールの数を計算したのは今回が初めてであり、彼らが導き出した結論はこれまでで最も確固としたものだ」とコメントした。

この研究は、恒星天体物理学、銀河の形成と進化、重力波、マルチメッセンジャー天体物理学のさまざまな側面をカバーしており、恒星質量ブラックホールとその起源に関するさらなる研究のための強固な基盤を築いています。 ”

ブラックホールについても学ぶことができます

ブラックホールは光さえも吸収するため、それ自体は目に見えませんが、その周囲の発光物質は見ることができます。その発光物質は、その主銀河にあるすべての星の合計よりも明るい場合があります。

ブラックホールの形成は星の崩壊と密接に関係しています。古代中国には、ある日突然、空に非常に明るい星が現れたという記録があります。その後、その星は重すぎたために自身の重力で崩壊し、強い放射線を伴っていたため、その星が発する明るい光が見えるようになったことが分かりました。

1783年、イギリスの地質学者で天文学者のジョン・ミッシェルは、ニュートンの重力を研究しているときに、天体の密度が十分に大きい場合、その重力は非常に強くなり、近くにあるすべての物質が引き寄せられることを発見しました。

1915年にアインシュタインは一般相対性理論を提唱しました。数か月後、ドイツの戦場にいたシュヴァルツシルトは、場の方程式に球面近似を施し、アインシュタインの場の方程式の正確な解を得ました。この解は、回転しないブラックホール、つまり今日知られているシュワルツシルト ブラックホールを反映しています。私たちが知っている現実の宇宙では、ほぼすべての天体が角運動量を持ち、回転している状態にあるため、シュワルツシルトが得た回転なしの解が本当に存在すると信じる人はいません。

その後の数十年間は、絶え間ない戦争のため、関連する天文学的観測は非常に少なかった。理論の面では、オッペンハイマーと彼の学生たちは 1930 年代後半に唯一の発見をしました。それは、巨大な星が最終的に死ぬときに球状に崩壊すると、最終的に特異点が形成され、それがブラックホールと呼ばれるものであるというものでした。

1979年、学者のジャン＝ピエール・ルミネはコンピューター計算を使用し、初めてブラックホールの描画を手描きしました。

それ以来、ブラックホールに関する人間の想像は視覚的な段階に入りました。

最初のブラックホールレンダリング

1989年、ジャン＝アラン・マルクはコンピューターを使用して、さまざまな角度からブラックホールをシミュレートしました。それらはまるで空飛ぶ円盤か下を向いたランタンのようでした。

ブラックホールのシミュレーション

2000年以降、科学技術の進歩により、科学者たちはブラックホールを通過する銀河の歪んだ画像をシミュレーションしました。 2014年、ノーラン監督はSF映画「インターステラー」で最も「リアル」なブラックホールの映像を披露した。

映画「インターステラー」のブラックホール

2015年に初めて重力波が検出され、ブラックホールの存在を示す初めての具体的な証拠が得られました。科学者たちは、これは人類が初めてブラックホールの音を「聞いた」瞬間だと説明した。

2019年4月10日、イベント・ホライズン・テレスコープ（EHT）共同研究グループは、世界6か所で会議を開催し、ブラックホールの初の写真の共同公開を行いました。それ以来、アインシュタインの一般相対性理論は強い重力場の観点から検証されてきました。

人類が撮影した最初のブラックホールの写真は、M87銀河の中心にある超大質量ブラックホール（M87*）の画像です。写真中央の暗い部分は「ブラックホールシャドウ」であり、周囲の環状の非対称構造は強い重力レンズ効果と相対論的ビーミング効果によって生じています。ブラックホールの回転効果により、画像の上部（北）と下部（南）が非対称になっています。

ブラックホール研究は科学の発展にとってどのような意義があるのでしょうか?

科学者にとって、ブラックホールの研究は天体の進化の自然法則をより深く理解するのに役立つだけでなく、さらに重要なことに、量子力学と重力理論の関係、そして宇宙の進化におけるブラックホールの役割を理解するのに役立ちます。

現在わかっていることは、ブラックホールの中にも時間と空間がまだ存在するということです。ブラックホールは本当に不滅であり、さらに大きく太くなっていく可能性がある。では、人がブラックホールに「落ちた」場合、何が起こるのでしょうか?ブラックホールの中心特異点に落ちてしまうのでしょうか？いつか科学者たちが答えを出してくれることを願っています。

総合情報源：科技日報、中国科学院高能物理研究所、新華網、中国科学博覧会など。