純粋な重力によって特異点のないブラックホールが生成されるモデルを説明 バルセロナ大学
ブラックホールは、アインシュタインの一般相対性理論によれば、物理法則が破綻する「特異点」を内部に持つとされています。しかし、量子重力の観点から、この特異点をどのように解消するかは理論物理学の根本的な課題の一つでした。この度、バルセロナ大学宇宙科学研究所（ICCUB）の研究チームは、従来必要とされていた「エキゾチック物質」を用いず、純粋な重力効果のみで特異点を持たない「正則ブラックホール」を生成できることを初めて明らかにしました。この発見は、ブラックホールや宇宙の基本的な性質に対する我々の理解を大きく変える可能性があります。
エキゾチック物質とは、通常の物質では見られない特性を持つ仮想的な物質であり、負のエネルギー密度や反重力効果を持つとされています。これまでのモデルでは、ブラックホールの特異点を解消するために、このエキゾチック物質の存在が必要と考えられてきました。しかし、自然界でこのような物質は未だ観測されておらず、その存在は理論上のものでした。
ICCUBの研究チームは、エキゾチック物質に頼らず、重力の高次補正項のみを考慮することで、特異点のない正則ブラックホールを数学的に導出しました。このアプローチでは、アインシュタイン方程式に無限級数の高次補正を加えることで、特異点が解消されることが示されています。この結果、純粋な重力効果だけで特異点のないブラックホールが形成されることが明らかになりました。
この研究は、量子重力の本質や時空の真の構造を理解する上で重要な一歩となります。従来の理論では、特異点の解消にはエキゾチック物質が必要とされていましたが、今回の発見により、純粋な重力効果だけで特異点を回避できる可能性が示されました。これは、ブラックホールの内部構造や宇宙の基本的な性質に関する新たな視点を提供するものです。
研究チームのパブロ・A・カノ氏は、「我々の構築の美点は、量子重力によって自然に予測されるアインシュタイン方程式の修正のみに基づいていることです。他の要素は必要ありません」と述べています。この理論は、5次元以上の時空に適用可能であり、数学的な複雑さを軽減するために高次元を考慮していますが、4次元の時空にも同様の結論が適用されると研究者たちは考えています。
この発見は、ブラックホール研究や量子重力理論の発展に大きな影響を与えると期待されます。今後の研究では、4次元時空における具体的なモデルの構築や、観測可能な予測の導出などが進められることでしょう。これにより、ブラックホールの謎や宇宙の根本的な性質に対する理解がさらに深まることが期待されます。
詳細内容は、バルセロナ大学が提供する元記事を参照してください。
【引用元】
【読み上げ】
VOICEVOX 四国めたん/No.7