歴史上最大のブラックホールの衝突が起こり、魅力的な新しいレコードは宇宙の理論に挑戦します!
世界中の科学者は、前例のない宇宙の出来事に興味を持っています: 衝突 2人の超メイシブの ブラックホール 、2023年11月に検出された太陽の質量の数百倍。
GW231123という名前のこの現象は、膨大で発生しました 宇宙空間 レーザー干渉計の重力波天文台(LIGO)によって記録されました。これは、アルバートアインシュタインの予測を再び証明する天文学のマイルストーンです。
この発見は、これまでに観察された最大のブラックホールの合併の新しい記録を設定するだけでなく、これらの天体の巨人がどのように形成され、星形成の現在の理論に挑戦することについて深刻な疑問を提起します。
この衝突が特別な理由は何ですか?
GW231123の合併は、Ligoとそのパートナー(イタリアの乙女座と日本のカグラ)が行った300近くのブラックホール衝突検出の中で際立っています。
2つのオブジェクトの合計質量(1つは約100、もう1つは太陽の質量の約140倍)が、理論的な「質量ギャップ」にまっすぐに配置されています。
このギャップは、約60から130の太陽質量であり、科学者が期待していない範囲を表しています ブラックホール 巨大な星の崩壊から形成する。
重力波の啓示:目に見えないものをどのように検出するか
この大規模な検出 衝突 重力波、時空の微妙な波紋のおかげでのみ可能でした。 1915年の相対性理論でアルバート・アインシュタインによって予測された彼は、彼らが人間の技術によって検出されないほど弱すぎると信じていました。
しかし、2016年には、Ligoはそうでないことを証明し、最初の検出を行い、天文学の新しい時代を開きました。
それ以来、カーディフ大学の重力探査研究所の責任者であるハンナムをマークしたこれらの検出器の能力は、「人間がこれまでに構築した中で最も敏感な測定器」と説明しており、科学者が宇宙で最も暴力的で極端な出来事を観察することを許可しました。
ブラックホールが光やその他の電磁放射を放出しないと考えると、重力波の重要性はさらに大きくなります。
したがって、aを観察する唯一の方法 衝突 バイナリブラックホールでは、これらの波紋は時空の波紋を通ります。重力波検出の前は、バイナリブラックホールシステムの存在そのものが開かれた問題でした。
「質量ギャップ」とブラックホール層のジレンマ
GW231123によって提起された主な質問は、これらの巨大なブラックホールがどのように形成されたかです。標準的なブラックホール形成メカニズムには、燃料がなくなったときの巨大な星の崩壊が含まれます。
しかし、この衝突に関与するブラックホールの質量は、星の形成がその存在を説明しない範囲である「質量ギャップ」の真ん中にそれらを置きます。
マーク・ハンナムは、パズルについて次のように説明しています。「ブラックホールが形成される標準的なメカニズムがあります。星が燃料を使い果たし、死んでから崩壊します。
しかし、ブラックホールがこのように形成することは不可能だと思う質量範囲があります。そして、GW231123のブラックホールは、その質量ギャップの真ん中にあります。ですから、それらがどのように形成されたかについての質問があり、それはそれらを非常に面白くしています。」
巨人の起源の仮説:カスケード合併?
この知識のギャップを埋めようとするために、ハンナムと彼の同僚は、ARXIVリポジトリに掲載された研究で説明を提案します。2つのブラックホールは、死にかけている星ではなく、以前の合併の結果である可能性があります。
このシナリオは、ブラックホールの合併の連鎖反応を示唆しています。ブラックホール合併は、小さなオブジェクトが繰り返し結合して、ますます大きくなる質量のブラックホールを形成します。
フロリダ大学の准教授であるImre Bartosは、研究に関与していなかったが、過去の合併がブラックホールの高い質量と急速な回転の両方を説明できることに同意している。
彼はまた、若い星のクラスターでの繰り返しの衝突や、非常に巨大な星の直接的な崩壊など、他の可能性を指摘していますが、後者は非常に迅速に回転するブラックホールを生成する可能性が低いと考えています。
重力波の天文学の未来
GW231123の発見は、ブラックホールの形成と成長を理解するための新しいウィンドウを開きます。重力波の天文学は急速に成熟しており、最初の検出から確立された理論に挑戦する領域の探索に移行しています。
最も大規模なブラックホールの合併の以前の記録であるGW190521は、GW231123のサイズのわずか60%であり、宇宙がまだ多くの秘密を保持していることを示しています。
ハンナムは、科学者が、特に米国で提案された宇宙探検家やヨーロッパのアインシュタイン望遠鏡など、今後数十年でさらに正確な楽器の発展に伴い、さらに大規模な合併を見つけるかもしれないと示唆しています。
新しい衝突が検出されるたびに、宇宙の計り知れない謎についてさらに学びます。
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