巨大ブラックホール、アインシュタイン理論を証明

天の川銀河の中心にあるブラックホールが一般相対性理論の正しさ示す

2019.07.29
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S0-2という恒星は、銀河系の中心にある超大質量ブラックホール「いて座A*」に非常に近いところを通る。この図では、ブラックホールは時空にあいた底なしの穴として描かれている。(ILLUSTRATION BY NICOLE R. FULLER, NATIONAL SCIENCE FOUNDATION)
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 恒星が超大質量ブラックホールに接近するとどうなるか?

 答えは、「天文学者がアインシュタインの理論を検証できる」だ。

 私たちの銀河系(天の川銀河)の中心には巨大なブラックホールがある。科学者らはこのほど、その近くを回る恒星を観測することで、恒星から出た光の波長が、ブラックホールの強力な重力場によって引き伸ばされたことを確認した。アインシュタインの一般相対性理論によると、光は非常に強い重力場の中を通過するときにエネルギーを失う。今回の測定は、その予想を検証する最良の方法だ。(参考記事:「天の川銀河のブラックホール」

「超大質量ブラックホールの近くで重力がどのように働くかを、今回のような手法で直接検証するのは初めてです」と米カリフォルニア大学ロサンゼルス校の天文学者アンドレア・ゲズ氏は説明する。同氏のチームによる研究成果は7月25日付けで学術誌『サイエンス』電子版に発表された。「重力は、宇宙を理解するうえでも、私たちの日常生活においても、重要です」

 天文学者たちは、極端に強い重力環境で一般相対性理論が成り立たなくなる証拠を発見したいと願っている。そうすれば、私たちの宇宙に残るいくつかの大きな謎を解決できるような、新しい物理学の可能性が見えてくるからだ。(参考記事:「ダークエネルギーは一般相対性理論を書き換えるか」

 とはいえ今回は、アインシュタインの正しさがまたもや示された。

ブラックホールを16年で1周する恒星

 一般相対性理論によれば、私たちが重力として理解しているものは、物体の質量が時空を曲げた結果として生じるという。また、重力は光にも影響を及ぼし、非常に重い物体は、その近くを通る光を曲げる。この現象は「重力レンズ効果」と呼ばれ、1919年の皆既日食のときに観測されたことで知られる。それ以降、一般相対性理論は科学の大黒柱となった。(参考記事:「重力レンズ使った星の重さ測定に成功、ハッブル」

次ページ:怪物級ブラックホールに関心を寄せる理由

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