暗黒物質は、星と同じ数の原始ブラック ホールで構成されているのでしょうか?これは古くてありそうもない考えですが、1 年前にラザロのような復活を遂げました。重力波の発見により、宇宙には予想外に重いブラック ホールがたくさんあることが示唆されました。何十年にもわたる調査にもかかわらず、理論家が支持してきた仮想の暗黒物質粒子を見つけることができなかったため、物理学者は宇宙の失われた質量を説明するためのより根本的な方法に目を向けています.
メリーランド州ボルチモアにあるジョンズ・ホプキンズ大学の理論家であるマーク・カミオンコフスキー氏は、先週のアメリカ物理学会の会議で、彼のチームがここでブラックホール暗黒物質を主張した. 「しかし、暗黒物質が何であるかという考えは、どれも馬鹿げた考えです。」他の人は懐疑的であり、新しい研究は疑問を増しています.アイデアが持続するためには、「いくつかの奇跡が必要だと思います」と、イリノイ州シカゴ大学の理論家 Daniel Holz は言います。
通常のブラック ホールは、個々の星が崩壊するときに形成され、太陽の質量の約 15 倍になると考えられていました。そして、銀河の中心に潜む超大質量ブラックホールは、何十億もの星を飲み込みます。しかし、天体物理学者は、崩壊する星が中間質量のブラック ホールをどのように形成できるかを理解していませんでした。そのため、2016 年 2 月にレーザー干渉計重力波天文台 (LIGO) の物理学者が、太陽の 29 倍と 36 倍の質量を持つ 2 つのブラック ホールの激しい合体による宇宙のさざ波を検出したと発表したときは驚きでした。
理論家は、最初の星の前に、ビッグバンの直後に宇宙を満たした粒子の沸騰プラズマの高密度スポットの直接的な崩壊を通して、そのような重いブラックホールを形成する方法があると言います. LIGO の発見が統計的なげっぷでなければ、宇宙はこれらの原始ブラック ホールであふれている可能性がある、と Kamionkowski は言います。これは、欠けている宇宙の物質の 85% を説明するのに十分です。
また、宇宙マイクロ波背景放射 (CMB) にも痕跡を残したはずです。ブラックホールに渦を巻く物質からのX線は、最初の原子のいくつかをイオン化したはずであり、CMBのまだらの外観を変えたはずです. Kamionkowski と同僚は、20 から 100 の太陽質量の間のブラック ホールが CMB 測定値と一致する可能性があると計算しました。しかし、メリーランド大学 (カレッジパーク) の宇宙学者 Massimo Ricotti は、以前に別の仮定で計算を行い、「30 太陽質量のブラック ホールにすべての暗黒物質を入れることは非常に難しいだろう」と考えています。
ニュージャージー州プリンストンにある高等研究所の天体物理学者であるティモシー・ブラントは、今日の銀河の観測はブラックホールの暗黒物質に別の疑問を投げかけていると報告している。太陽質量の 10 倍よりも重いブラック ホールは、遠い昔に小さな銀河の中心に定着し、ボウリングのボールがピンを飛ばすように、その重力で星をかき回したはずです。それは銀河を膨らませたでしょう。しかし、ブラントは天の川の近くにある 5 つのかすかな矮小銀河を調べ、それらがコンパクトで波立たないことを発見しました。 「これは、この種の暗黒物質に対する非常に強力な反論です」と彼は言います.
重いブラック ホールは、より遠くの星の前をときどき通過することで、その存在を裏切ることもあります。それらの重力は星を拡大し、マイクロレンズ効果と呼ばれる効果で一時的に明るくします。 1990 年代に行われた 2 つのマイクロレンズ調査では、ブラック ホールの群れの可能性が除外されました。しかし、調査は短時間だったため、比較的小さなブラック ホールにしか反応しませんでした。ジョンズ・ホプキンス大学の宇宙学者である Ely Kovetz は、30 太陽質量のブラック ホールの明るくなるイベントは何年も続くので、まだ除外されていないと述べています。
Kovetz はまた、オカナガン滝のカナダ水素強度マッピング実験 (CHIME) など、新しい電波望遠鏡がオンラインになることで確認が得られることを期待しています。 2007 年以来、天文学者は高速電波バースト (FRB) と呼ばれるミリ秒単位の電波の閃光を知っていました。 30 太陽質量のブラック ホールによるマイクロレンズ効果は、バーストの急速なエコーを生成し、ブラック ホールの検出を容易にするはずです。 CHIME は、数年以内に数千の FRB を発見するはずであり、明確なエコーを探すのに十分であると Kovetz は言います。
カリフォルニア大学バークレー校の理論家であるケイトリン・シュッツは、非常に規則的な電波パルスを放出するミリ秒パルサーと呼ばれる恒星ビーコンを使えば、透明度がさらに速くなる可能性があると述べています。ブラックホールによるマイクロレンズ効果により、パルスがわずかに遅くなるはずだと彼女は報告しています。これらの変化は何年にもわたって発生しますが、電波天文学者はすでに 30 年分のデータを検索できると彼女は言います。
LIGO の発見はこの議論を引き起こしましたが、LIGO がそれを終わらせる可能性は低いです。昨年 6 月、コンソーシアムは 2 回目のブラック ホールの合体を報告しましたが、関連するブラック ホールの重さは太陽の 8 倍と 14 倍に過ぎませんでした。そして先週、LIGO は、2016 年 11 月以降に取得された新しいデータで 2 つの「トリガー」を発見したと発表しました。しかし Kovetz は、LIGO がその質量の真の人口調査を行う前に、約 100 個のブラック ホールを見つける必要があると言います。それには 10 年かかるかもしれません。
