ブラックホールの中に星があったら

ブラックホールの中身は何か。物理学はこれまで「特異点」、つまり物理法則が無意味になる無限密度の点があると答えてきた。しかし蘭州大学の研究者が発表した新しい理論モデルは、その内側に中性子星が存在し、物理法則が保たれたままである可能性があることを示唆している。黒い穴の内部が、単なる物理的破綻の場所ではなく、むしろ何かが存在する「場所」である可能性を提示した点で、この研究は注目される。

この研究の基礎にあるのは、特定の暗黒物質ハローに関する理論である。通常、ブラックホールは大量の物質が極限まで圧縮されることで形成され、中心には物理法則が破綻する特異点があると考えられている。しかし特定の圧力・密度の関係を持つ暗黒物質ハローが存在する場合、むしろ特異点を持たないブラックホール、つまり内部で物理法則が成り立つ「正則ブラックホール」が存在できるという理論がある。研究者たちはこの環境に中性子星を置いた場合どうなるかを、恒星構造の標準的な方程式を用いて計算した。その結果、暗黒物質ハローの密度が一定の範囲にあれば、中性子星の外側に事象の地平線のような構造が形成されながらも、中性子星そのものは通常の構造を保ったまま存在できることが判明した。この配置では重力は中性子星と暗黒物質ハロー両者から発生し、暗黒物質が質量の約半分を占める。

ただし重要な留保がある。研究者自身が明示している通り、このモデルが要求する暗黒物質密度は、天文学者が宇宙で実際に観測または予想する密度をはるかに上回っている。つまり、数学的には矛盾しないが、そのような天体が実際に存在する可能性は、現在の観測知見からは推測しがたい。研究は「ブラックホール内部は物理学の終わりではなく、単なる未知の領域である可能性がある」という示唆を与えるが、あくまで理論的な可能性の存在を示すに留まっている。実際にそのような天体が存在するかどうかは、将来の観測技術によってのみ確認できるだろう。

日本の宇宙産業にとっての意味を考えると、この研究が直接的な応用につながる可能性は現段階では限定的である。しかし基礎物理学の理論的進化が、より高度な宇宙観測技術の開発を促してきた歴史を考えると、こうした根本的な物理学の問題への探究が、最終的には宇宙観測の計測精度向上を促し、それが部品・センサー・計測機器メーカーにとって新しい技術要求となる可能性は小さくない。ブラックホール観測の進化に必要とされる計測精度の向上は、既に多くの産業部品メーカーが関わる領域である。将来の観測ミッションがこのような理論的予測の検証を目指すことになれば、そこで求められる高度な計測技術の開発に、日本の製造業も不可欠な役割を果たすことになるだろう。

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