私たちの銀河のブラックホールは実際に暗黒物質でできているのでしょうか?

私たちの銀河の中心には、射手座 A* と呼ばれる超大質量ブラック ホールがあります。しかし、ある研究者グループは、それはまったくブラック ホールではないかもしれないと示唆しています。研究チームは、このブラックホールやそのサイズに近い他のブラックホールは、実際には暗黒物質の塊である可能性があると述べている。

ダークマターは、重力以外の方法で光や通常の物質と相互作用しないように見えることからそのように名付けられ、宇宙の全物質の約85パーセントを占めていますが、私たちはそれについてほとんどわかっていません。銀河の回転の仕組みから、私たちが知っていることは、ほとんどの銀河が物質のハローの中に埋め込まれているということです。アルゼンチンのラプラタ国立大学(UNLP)のヴァレンティナ・クレスピ氏は、「銀河の周縁部にあるに違いないことはわかっているが、中心部で何が起こっているのかは分からない」と話す。

クレスピと彼女の同僚は、フェルミオンと呼ばれる非常に軽い粒子の形をした暗黒物質で作られた銀河核のモデルを構築しました。彼らは、フェルミオン暗黒物質が非常に巨大で高密度の塊を形成する可能性があり、遠くから見ると超大質量ブラックホールのように見える可能性があることを発見しました。

「地球からは、ブラックホールのシナリオで見られるものと非常によく似たものが見えるでしょう。しかし、私たちが中心に向かって船に乗れば、問題なく通過できました」と研究グループの一員であるUNLPのカルロス・アルグエレス氏は言う。 「ブラックホールに食われても死ぬことはない、安らかに乗り越えられるだろう。」

もちろん、実際に銀河の中心に船を送り込む能力はないので、チームのモデルは主に、いて座 A* に近い恒星の軌道と小さなガス雲に基づいています。これは、銀河全体の回転の測定結果や、イベント ホライズン テレスコープ (EHT) が 2022 年に公開した射手座 A* の画像とも一致します。この画像には、ブラック ホールの周囲にある過熱物質の輝くリングが示されており、これも暗黒物質コアの重力によって引き起こされた可能性があります。

しかし、射手座 A* が暗黒物質でできているという考えが観測結果と一致しているからといって、それが真実であるというわけではありません。 「これが証拠に適合する単純な答えであるという事実に基づいて、私は個人的に、銀河の中心にある天体はブラックホールである可能性が非常に高いと信じています」とニューヨーク大学のガストン・ギリベットは言う。 「しかし…あらゆる可能性を分析する必要があり、これは確かに興味深いものです。」

潜在的な問題の1つは、暗黒物質の核は事象の地平線として知られるブラックホールの端から数光時間離れた天体の軌道と一致するが、このモデルが「事象の地平線のまさに玄関口」での観測に機能するかどうかは不明であることだ、とEHTプロジェクトの創設責任者であるハーバード大学のシェップ・ドールマン氏は言う。特に、その領域の磁場の螺旋パターンはブラックホールと一致しているように見える、と彼は言う。

もう1つの問題は、フェルミオン暗黒物質は太陽の質量の約1000万倍を超える塊を形成できないことである。抽象的には、これは肯定的なように思えるかもしれません。フェルミオン暗黒物質の塊がこれほど巨大になり、その後崩壊してブラックホールになる可能性があり、これにより、超大質量ブラックホールがどのようにしてこれほど大きくなったのかという永続的な謎が説明される可能性があります。しかし、M87* と呼ばれるはるかに大きな超大質量ブラックホールの EHT 画像は、M87* が太陽質量約 65 億個であるにもかかわらず、射手座 A* とほぼ同じに見えるため、この考えを受け入れるのが難しくなる可能性があります。

研究者らは、暗黒物質コアの可能性がブラックホールよりも高いわけではなく、実際、可能性が低い可能性があることを認めています。 「現在では、利用可能な機器が存在しますが、それが本当に暗黒物質であるかどうかを100パーセント識別することはまだ不可能です」とクレスピ氏は言う。そのためには、非常に高い解像度の画像が必要になるため、次世代の EHT ですらほぼ確実にそれには及ばないでしょう、とアルグエルス氏は言います。確実に言えるまでには、それ以上ではないにしても、数十年かかるでしょう。

しかし、射手座 A* が暗黒物質である場合、それは非常に重要になります。フェルミオン暗黒物質は、より重くて動きの遅い粒子が暗黒物質の候補として好まれる現在の標準的な宇宙論モデルでは予測されていないため、その核が比較的近くにあれば、ブラックホールだけでなく宇宙全体についての私たちの理解を揺るがすことになるだろう。

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