6月 13, 2024

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ブラックホールに関するアインシュタインの驚くべき予測を物理学者がついに確認:ScienceAlert

ブラックホールに関するアインシュタインの驚くべき予測を物理学者がついに確認:ScienceAlert

事象の地平線の外側からブラックホールに物質がどのように落下するかの詳細なメカニズムが、新しい研究論文で明らかになった。

アインシュタインの重力理論によって予測されたように、物質がブラック ホールの周回を停止し、真っすぐに落下し、引き返せない地点を超えて急速に猛スピードで到達する点が到来します。

今回、活動的なブラック ホールの X 線データにより、この「沈み込み帯」の存在の証拠がついに確認されました。

「アインシュタインの理論はこの最近の下落を予測していましたが、それが起こったことを証明できたのは今回が初めてです。」 理論物理学者のアンドリュー・マメリー氏は言う 英国オックスフォード大学出身。

「川が滝に変わるようなものだと考えてください。これまで私たちは川を見てきました。これが滝の最初の眺めです。」

ブラックホールに突入する物質は直線ではありません。 それは渦を巻く水のように渦を巻き、容赦なく排水溝に向かって上昇します。 これは無意味なたとえではありません。科学者はブラックホールの周囲の環境を研究するために渦巻く水を使用しているため、この比較は適切です。

MAXI J1820+070 に白い十字がマークされた天の川。 挿入図: 2018 年のブラック ホールのフラッシュを示すチャンドラ データ。(NASA/CXC/パリ大学/M. エスピナーシほか/バンスターズ)

ブラックホール自体を研究するのは少し難しい。なぜなら、ブラックホールの周囲の時空は極端に歪んでいるからである。

しかし数十年前、アルバート・アインシュタインの理論的研究は、ブラックホールに一定の近距離にある物質は、もはや安定した円軌道を辿ることができなくなり、同じ排水溝の端を越える水のように、まっすぐ下に落ちるだろうと予測した。

これが事実ではないと信じる理由はありません。物質は何らかの方法で事象の地平線を越​​える必要があり、アインシュタインの重力理論は全面的な精査に耐えています。しかし、天体物理学者が確信していないのは、私たちがそうするかどうかです。 それを検出できる。

マメリーと彼の同僚の研究には複数の部分がありました。 そのような実験の 1 つは、陥没領域を視覚化して、そこから放出される光の種類を明らかにするシミュレーションと数値モデルを開発することでした。 次に、同じ低域放出を含む観測証拠が必要でした。

問題のブラックホールは、MAXI J1820+070と呼ばれる約1万光年離れた星系で発見された。 この星系には、太陽の質量の約 8.5 倍の質量を持つブラック ホールと連星伴星が含まれており、2 つの天体が回転するときにブラック ホールが物質を剥ぎ取り、バースト的に供給します。 X線のフラッシュとして表示されます

天文学者たちは、その挙動をよりよく理解するためにこのブラックホールを監視してきたため、研究者たちは X 線を使用して得られた高品質のデータにアクセスできました。 ナスター そして 最も美しい 地球低軌道上の機器。 彼らは特に2018年に起きた爆発に焦点を当てた。

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これまでの研究では、この完全に説明のつかない爆発の観測で追加の輝きが検出されたことが示されています。

ある 2020年の研究 彼は、この輝きは最も内側の円軌道である潜水ゾーン内から発生しているのではないかと推測しました。 マメリーと彼の同僚は、この輝きを特に注意深く研究し、シミュレーションから導き出した発光と一致することを発見しました。

研究者らは、これにより、疑いの余地なく沈み込み領域の存在が最終的に確認され、ブラックホールの事象の地平線のすぐ外側の領域にある強力な重力系の新たな探査が得られると述べている。

「本当に興味深いのは、銀河には多くのブラックホールがあり、既知の最も強い重力場の研究に使用できる強力な新しい技術を手に入れたことです。」 マメリーは言う

「これはブラックホールの研究におけるエキサイティングな新たな展開であり、ブラックホールを取り囲むエンドゾーンの研究が可能になると私たちは信じています。

そうして初めて、重力を完全に理解することができるのです。 「プラズマのこの最後の一滴はブラックホールの端で発生し、重力に対する物質の反応が可能な限り最も強いことを示しています。」

この研究は、 王立天文協会の月次通知

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