6月 26, 2022

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新しい物理理論は、ブラックホールが宇宙の膨張と収縮のサイクルの鍵であることを示唆しています

宇宙は膨張しています。 天文学や物理学の経験を持つ人は誰もこの事実に異議を唱えません。

同様に、何十億年も先のある時点で宇宙が拡大することに異議を唱える人は誰もいません。 これまでのところ-さらなる拡張のためにエネルギーを使い果たします。 この時点で、何かを変更する必要があります。 ここから論争が始まります。

その宇宙論的議論には新しいしわがあり、それは混乱しています。 によると 新しい研究 アルゼンチンのX線研究所の宇宙学者DanielaPérezとGustavoRomeroによると、宇宙は繰り返し膨張と収縮を繰り返しており、これらの無限の破壊と更新のサイクルを生き延びたのは大きなブラックホールだけです。 これらのサイクルは、宇宙学者が潜在的な「宇宙の跳ね返り」と呼ぶものの一部です。

理論上のブラックホールの数学的モデルは、先月科学雑誌に発表された査読付きのペレスとロメロの研究の焦点です。 物理的レビューd

「私たちの主な結果は、この解が宇宙論的回帰モデルのすべての期間に存在する動的ブラックホールを表すということです」と彼らは書いています。

言い換えれば、ペレスとロメロのブラックホールは、宇宙が最終的な回復に向かう途中で崩壊したため、周囲のすべてが一掃されたとしても生き残ったのです。

それは説得力のある発見です。 リバウンドする宇宙におけるブラックホールの役割の問題は「明らかに興味をそそる」と、ギリシャのイオアニナ大学の物理学者で、研究に関与していなかったLeandros Perivolaropoulosは、TheDailyBeastに次のように語った。それに対処する最初の試み。」。

しかし、注意してください。ペレスとロメロの議論には多くの仮定があります。 宇宙が収縮から膨張へと跳ね返る瞬間、物理学の理解を導くすべての規則が窓の外に出る可能性があります。 おそらく、私たちは計り知れないことを理解しようとしています。

「一般相対性理論自体は、ブラックホールの特異点とバウンスの特異点の両方で崩壊します」とPerivolaropoulosは言いました。 「したがって、それに基づく結論を真剣に受け止めることはできません。」

言い換えれば、宇宙が跳ね返る直前に最小サイズに崩壊した瞬間、重力は正常に機能しなくなります。 これが私たちが特異性によって意味することです:物理法則の例外です。 ルールが整っていないときにブラックホールがどのように振る舞うかはわかりません。

Perivolaropoulosは、PerezとRomeroの方法は、「穏やかに言えば、改善の大きな可能性を秘めている」と付け加えました。

「」一般相対性理論自体は、ブラックホールの特異点と反跳の特異点の両方で崩壊します。 したがって、それに基づく結論を真剣に受け止めることはできません。「」

Leandros Perivolaropoulos、イオアニナ大学

明確にするために、宇宙が繰り返し膨張および収縮して​​いるという基本的な考えは新しいものではありません。 宇宙の回帰は、宇宙の起源と運命を研究する宇宙学者の間でいくつかの主要な理論の1つです。

実際、少なくとも1つの科学者チームは、137億年前の宇宙が、最新の拡張フェーズの終わりにあると信じています。 再び契約を開始できます 1億年かそこらで、それは数十億年または数百億年で新たな飛躍への道を進んでいます。

宇宙が終わるかもしれない方法の代替理論は、宇宙が減速して凍結する、それ自体で崩壊する、または無限の断片化されたポケット宇宙に回転することを含みます。 すべての選択肢の中で、なぜ宇宙の跳ね返りがそれほど注目を集めているのかは明らかです。 それは、私たちが宇宙で私たちの周りに見ている奇妙なことのいくつかを説明するためのきちんとした方法です。

第一に、ほとんど均一に空である宇宙に、なぜそのような奇妙で散在するものの塊があるのか​​を説明するのに役立つかもしれません。 銀河。 出演者。 惑星。 人々。 空間の不規則性は、無限の膨張と収縮の副産物です。

バウンスは、最大のブラックホールにも意味があるかもしれません。 具体的には、太陽の数十億倍の大きさで、周囲の空間に強い重力を及ぼし、光すら逃げられない「巨大な」多様性。

これまでのところ、電波望遠鏡の新しいグローバルセットを使用して、これらの巨大なブラックホールのうちの2つを検出しました。 事象の地平線望遠鏡。 観察されたもの 私たちの銀河の中心にある天の川。 他だった メシエ87の中心部に発見、5400万光年離れた銀河。

ブラックホールには、望遠鏡で直接観測できる、特異点に最も近いもの(受け入れられている物理学の規則の例外)が含まれています。 信じられないほど密集した暗いブラックホールの中心で、私たちの宇宙の理解は崩壊しています。 Perivolaropoulosが言ったように。

これほど大きくて強烈なものには特別なものがあります。 これは、宇宙が跳ね返り、他のすべてが物質とエネルギーの一種の柔らかい生地に圧縮されるたびに、最大のブラックホールが生き残るのを助けるかもしれない特別なものです。

彼らの生存が鍵になるかもしれません。 おそらく、たぶん、ブラックホールが耐えて、それらの周りのすべてが均質に縮小するとき、それらの独特の奇妙さを保持するのは偶然ではありません。 ブラックホールは、宇宙が跳ね返ることができる理由の1つかもしれません 戻る 300億年に1回程度契約した後。

ペレスとロメロによると、宇宙の跳ね返りの後も無傷である大きなブラックホールが、物質を宇宙に戻し、新たに膨張する物質をそのエネルギーと混合することによって、宇宙の再建を助けると信じる理由があります。

「ブラックホールが跳ね返りを通過する場合、それらは構造形成と拡大する銀河の早期形成につながる妨害を引き起こす可能性がある」と彼らは書いた。 ブラックホールは、銀河、星、惑星をリバウンドする銀河に形成するのに役立つ場合、作成または再構成のエンジンとして機能することができます。

「」ブラックホールは、300億年に1回程度収縮した後、宇宙が跳ね返ることができる理由の1つかもしれません。「」

それは魅力的なアイデアです。 特に、すべての銀河の中心に超大質量ブラックホールがあるという信頼性を獲得した別の理論に照らして(宇宙の跳ね返りのアイデアと並行して)。 まだ全部は見つかりませんでした。

公平を期すために、ペレスとロメロは、跳ねる宇宙と超大質量ブラックホールとの関係を探求した最初の宇宙学者ではありません。 ロンドンのクイーンメアリー大学のバーナードカーとティモシークリフトン、およびカナダのダルハウジー大学のアランクーリー、 それについて書かれました ブラックホールは、宇宙の跳ね返りを何年も生き延びてきました。 「私たちが行った数学はそれが可能であることを示唆している」とクーリーはデイリービーストに語った。

違いは、Cooleyと同僚のモデルでは、ブラックホールは、その中に含まれるのではなく、縮小する宇宙の周囲の構造に埋め込まれていることです。 これにより、宇宙の構造内のものが崩壊した場合でも、ブラックホールが耐えやすくなります。

ペレスとロメロの考えでは、ブラックホールはそのようなものです 中身 構造。 「彼らはわずかに異なるモデルを見ている」とクーリーは言った。 リバウンドする宇宙のこの概念では、ブラックホールは誰もが以前に想像していたよりもはるかにタフであり、おそらく宇宙の新たな膨張にとってさらに重要です。

ペレスとロメロがクーリーと共著者と共有する宇宙論のコーナーにリスクがある場合、リバウンドする宇宙と超大質量ブラックホールに関するハードデータはかなり弱いです。 私たちの宇宙探査機はほとんどありません。 これまでのところ、古い望遠鏡でしか見ることができません。

潜在的なブラックホール支援宇宙バウンスのより良い処理を得るために、我々はより多くのブラックホールを見つける必要があります。 特に銀河の中心にある大きなもの。 また、宇宙のバックグラウンド放射をより正確に測定する必要があります。 正確な放射線測定値は、膨張と収縮のサイクルを示している可能性があります。

良いニュースは、これらの観察がすぐに可能になるかもしれないということです。 新しい BICEP.array、サウスポールで建設中の4つの電波望遠鏡のグループは、今後数年で良好な放射線測定値を提供する可能性があります。 そして、イベントホライズンテレスコープからの大きなブラックホールのより多くの画像(そしていくつかの映画さえ)を期待することができます。

ペレス、ロメロ、クーリーのような宇宙学者がどこでもブラックホールを見つけ始め、跳ねる宇宙のはっきりとした放射パターンを記録し始めたら、私たちが見たり想像したりできるものはすべて、はるかにユニークではないという考えで和解を始める必要があるかもしれません。以前考えていました。

実際、私たちは、バウンスを繰り返した後、宇宙の3番目、100番目、または1000番目のバージョンに住んでいる可能性があります。

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