ブラックホールは無敵だと誰が言ったのでしょうか?ブラックホールも毎秒5,000キロメートルの速度で銀河から「蹴り出される」でしょう！

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例えば、射撃時の反動、連星系における 2 つのブラックホールの合体、運動量の損失により、合体したブラックホールに反動のような「キック」が与えられます。カリフォルニア工科大学の天体物理学者で、コーネル大学文理学部の次期クラーマンフェローであるビジェイ・ヴァルマ氏は、一部の連星系では、その衝撃速度は毎秒5,000キロメートルにも達し、ほとんどの銀河の脱出速度を上回ると語る。研究者らは、重力波測定を使用して、最終的なブラックホールがいつそのホスト銀河に留まり、いつ放出されるかを予測する新しい方法を開発した。

こうした測定は、巨大ブラックホールの起源をめぐる謎の重要なピースを提供し、銀河の進化や一般相対性理論の検証に関する洞察をもたらす可能性がある。ヴァルマ氏は、MITのマキシミリアーノ・イシ氏とシルビア・ビスコベヌ氏と共同執筆し、ブラックホール合体信号から重力反動を抽出する研究論文をPhysical Review Letters誌に発表した。ブラックホールが連星系を周回する際、その重力波がエネルギーと角運動量を運び去り、その結果、連星系は内側に螺旋状に収縮します。

システムに非対称性（質量の不均一など）がある場合、重力波はすべての方向に均等に放射されず、線形運動量の純損失が生じ、反動が発生します。反動のほとんどは合体の近くで発生し、新たに合体したブラックホールをそのホスト銀河から「蹴り出す」ほどの衝撃を生み出す可能性がある。研究者のモデルは、アインシュタインの一般相対性理論の方程式を数値的に解くスーパーコンピューターシミュレーションに基づいています。これらのシミュレーションは、Simulating Extreme Spacetimes (SXS) コラボレーションの下で実施されたより大規模な研究の一部です。

この共同研究には、カリフォルニア工科大学とコーネル大学の研究グループが参加しており、コーネル大学のハンス・A・ビター物理学教授であるソール・テコルスキー氏がグループリーダーを務めている。 「この研究は、重力波信号が天体物理学的現象を予期せぬ方法で理解するために利用できることを示している」とテコルスキー氏は語った。 「この種の作業を行うのに十分な感度を持つ検出器を見つけるには10年以上待たなければならないと考えられていましたが、この研究により、実際に今すぐにそれが可能であることが示され、非常に興奮しています！」

図 3、4、5 は、次のことを示しています。このシミュレーションは、35 太陽質量のブラックホールと 25 太陽質量のブラックホールの合体と、それに続く合体したブラックホールが受ける反動 (キック) を示しています。合併後、この点を強調するためにシミュレーションが高速化されました。矢印はブラックホールの回転（スピン）を示しており、これが軌道角運動量（ピンクの矢印）と相互作用して、連星が進化するにつれて軌道面が揺れ動きます。青と赤の球は衝突中に生成された重力波のパターンを示しています。

LIGO と Virgo 重力波観測所から現在公開されている重力波信号は反動を十分に測定できるほど強力ではありませんが、今後数年間でこれらの検出器が改良されるにつれて、この方法でこの「キック」を確実に測定できるようになります。この「キック」は、常に無敵であった無敵のブラックホールをも困惑させています。ブラックホール: 本当に銀河から「追い出される」可能性があるのか​​?

ボコパーク |研究/出典: コーネル大学

参考ジャーナル: Physical Review Letters

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