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この動画は、私が数年間追ってきた天体物理学における興味深い進展についてお話しします。それは、ブラックホールがダークエネルギーの源であるという考えです。最近、ダークエネルギーが時間とともに変化する可能性を示唆する暫定的な結果が出たことで、この話題が注目を集めています。これは、ダークエネルギーがブラックホールによって作られているという考えと合致し、また私たちの宇宙の最終的な運命を決定することにもなるでしょう。
ブラックホールは、アインシュタインの一般相対性理論から導かれる帰結です。数学的には2つの特性によって特徴づけられます。1つは事象の地平線で、光さえも逃れることができない表面です。そして中心には、すべてのものが無限の密度に押しつぶされる特異点があります。ブラックホールに落ちると、必然的に特異点に引きずり込まれることになり、そうなれば学生ローンの返済について悩む必要もなくなるでしょう。
一方、ダークエネルギーは全く別物のように見えます。これは宇宙の膨張を加速させている何かに私たちが付けた名前です。ダークエネルギーは宇宙の最終的な運命、つまりそれがどのように終わるのかを決定します。膨張は速くなり続けるのでしょうか？それとも遅くなるのでしょうか？再収縮して新しい始まりを迎える可能性はあるのでしょうか？すべてはこの謎めいたダークエネルギーにかかっています。
天体物理学者は、遠方の銀河を観測することで膨張の変化を測定します。遠方というのは、疎遠な親戚という意味ではなく、何十億光年も離れているという意味です。これらの銀河の構造と運動が時間とともにどのように変化したかを測定することで、宇宙がどのように膨張したかを知ることができます。そして最近、暗黒エネルギー観測装置（DESI）による測定が、かなり驚くべき結果をもたらしました。
DESIは、アリゾナ州のキットピーク山頂にある天体観測用の望遠鏡です。初期宇宙のプラズマ中の音波から残された銀河のパターン、バリオン音響振動を探査しています。ダークエネルギーはこれらのパターンが時間とともにどのように変化するかに影響を与えるため、異なる年代の銀河のパターンを測定することで、ダークエネルギーがどのように変化したかを知ることができます。研究グループは、ダークエネルギーが一定ではなく、わずかに弱まっているという非常に暫定的な証拠を発見しました。
同様の発見は、以前に超新星のデータを調べた別の実験でもなされています。現在のところ、この発見の有意性は2.5シグマ程度と低く、より良いデータが得られれば消えてしまう可能性もあります。しかし、もしこれが正しければ、宇宙の膨張は加速しているものの、私たちが考えていたほどではなく、その速度は遅くなっているということになります。
では、何がその原因なのでしょうか？ここでブラックホールが関係してきます。その考えは、私たちがブラックホールの働きを完全に誤解しているというものです。ブラックホールは単に銀河の中に存在するだけでなく、宇宙の膨張を感じ取り、それとともに膨張します。そしてブラックホールが膨張すると、その質量は増加します。つまり、宇宙の中の質量が増加し、それがダークエネルギーのように見えるのです。
これはエネルギー保存則に違反しているように見えますが、膨張する宇宙ではエネルギーは保存されないことを覚えておいてください。以前の研究では、個々のブラックホールの成長は直接観測できないほど小さく、観測結果と矛盾しないとされています。
新しい論文では、これらの成長するブラックホールが宇宙の膨張にどれだけ寄与するかを計算しています。そのためには、宇宙のどの時点でどれだけのブラックホールが形成されるかを知る必要があります。それは一定の割合ではありません。初期宇宙では、条件が整うと突然多くの星が形成され、その一部が後にブラックホールになります。そのため、ある時期にブラックホールの形成が活発になり、その後減少します。
これは、もしブラックホールがダークエネルギーを引き起こすのであれば、ダークエネルギーは弱くなると予想されることを意味し、実際に観測結果はそれを示唆しています。論文では、このモデルが観測結果に適合することを示しています。
論文では言及されていませんが、ブラックホールは最終的にすべて完全に蒸発するため、ダークエネルギーは完全に消失し、宇宙は収縮するのではないかと私は推測します。これは通常「ビッグクランチ」と呼ばれていますが、私にはシリアルバーのような響きがします。
さて、彼らが何をしたのかわかったところで、なぜ私がこれが実際に起こっているとは信じていないのかをお話ししましょう。まず、これを実現するには通常のブラックホールは使えません。これらは単純に大きくなることはありません。ブラックホールは私たちが考えているものとは異なり、数学的に異なり、特異点を持たず、内部圧力を持つと仮定する必要があります。これは数学的にも観測的にも裏付けのないアドホックな仮定です。
第二に、その仮定は意味をなしません。なぜなら、ほとんどのブラックホールは銀河の中に存在し、銀河は宇宙とともに膨張しないからです。では何と結合させようというのでしょうか。
私がこれを信じていないのに、なぜあなたに話すのかと疑問に思うかもしれません。それは、私が間違っているかもしれないからであり、私の考えに関係なく、何が起こっているのかを知っていてほしいからです。少なくとも、感謝祭の話題にはなるでしょう。
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