銀河団エイベル3827の暗黒物質の分布は、ハッブル宇宙望遠鏡によるこの写真の青い等高線として表示されます。
（画像：©ESO / R。Massey）
理論的にはブラックホールの正反対のホワイトホールは、宇宙のほとんどの物質を構成すると考えられている神秘的な暗黒物質の主要な部分を構成している可能性があると、新しい研究が発見しました。そして、これらの奇妙なホワイトホールのいくつかは、ビッグバンに先行することさえあると研究者たちは言った。
ブラックホールは非常に強力な引力を持っているので、宇宙最速の光でさえも、それらを逃れることはできません。ブラックホールの中心を取り巻く目に見えない球状の境界は、その戻りのないポイントを示し、そのイベントホライズンとして知られています。 [画像：宇宙のブラックホール]
ブラックホールは、アインシュタインの一般相対性理論の予測の1つです。もう1つは、ホワイトホールと呼ばれ、ブラックホールの逆のようなものです。ブラックホールの事象の地平線からは何も逃げることができないのに対し、ホワイトホールの事象の地平線には何も入ることができません。
以前の研究では、ブラックホールとホワイトホールが関連しており、物質とエネルギーがブラックホールに落ちる可能性があることを示唆しています。 2014年、フランスのエクスマルセイユ大学の理論物理学者であるCarlo Rovelliと彼の同僚は、ブラックホールとホワイトホールが別の方法で接続される可能性があることを示唆しました。ブラックホールが死ぬと、ホワイトホールになる可能性があります。
1970年代に、理論物理学者のスティーブンホーキングは、すべてのブラックホールが放射線を放出することによって質量を蒸発させるはずであると計算しました。彼らが得るよりも多くの質量を失うブラックホールは縮小し、最終的には消滅すると予想されます。
しかし、Rovelliと彼の同僚は、空間と時間の構造が量子である場合、つまり量子として知られる分割不可能な量で構成されている場合、ブラックホールの縮小は消えることはできないと示唆しました。時空は、重力の性質を説明できる一般相対性理論を、すべての既知の粒子の振る舞いを説明できる量子力学と、宇宙のすべての力を説明できる単一の理論に統合しようとする研究における量子です。 。
2014年の研究では、ロヴェリと彼のチームは、時空をより小さなものに絞ることができなかったためにブラックホールがそれ以上縮小できない程度に蒸発すると、死にかけているブラックホールが跳ね返って白を形成することを示唆しました穴。
「ブラックホールが蒸発の終わりにホワイトホールになるという事実に偶然出会った」とRovelliはSpace.comに語った。
最近のブラックホールは、超新星と呼ばれる巨大な爆発で巨大な星が死ぬときに形成されると考えられています。超新星は、その死体をブラックホールの中心にある特異点と呼ばれる無限密度の点に圧縮します。ロヴェッリと彼の同僚は、以前に、宇宙の現在の年齢の約数千倍の太陽の質量に等しいブラックホールがホワイトホールに変換されると予測していました。 [超新星の写真：星の爆発のすばらしい画像]
しかし、1960年代と1970年代の以前の研究では、高温で急速に膨張する新生宇宙の密度のランダムな変動により、ビッグバンから1秒以内にブラックホールが発生した可能性も示唆されました。これらの変動が集中して物質を集中させた領域は、ブラックホールを形成するために崩壊した可能性があります。これらのいわゆる原始ブラックホールは、恒星質量のブラックホールよりもはるかに小さく、宇宙の寿命の中でホワイトホールを形成するために死んでいた可能性がある、とロベリと彼の同僚は指摘した。
砂粒よりも小さいブラックホールが月よりも重くなる可能性があるのと同じように、微視的な直径のホワイトホールでさえ非常に大きなものになる可能性があります。現在、ロヴェリと研究の共著者であるスペインのバスク大学のフランチェスカヴィドットは、これらの微視的な白い穴が暗黒物質を構成する可能性があることを示唆しています。
ダークマターは宇宙の全物質の5/6を構成すると考えられていますが、科学者はそれが何でできているのか知りません。その名前が示唆するように、暗黒物質は見えない。光を放出、反射、またはさえ遮断しません。その結果、暗黒物質は現在、星や銀河を構成するものなど、通常の物質に対する重力の影響を通じてのみ追跡できます。暗黒物質の性質は現在、科学における最大の謎の1つです。
暗黒物質の局所密度は、太陽の近くの星の動きによって示唆されるように、立方パーセクあたりの太陽の質量の約1％であり、これは約34.7立方光年です。ホワイトホールのこの密度を説明するために、科学者たちは1つの小さなホワイトホールを計算しました。これは陽子よりもはるかに小さく、グラムの約100万分の1であり、「人間の髪の毛の1/2インチ」の質量に相当します。言われました— 2,400立方マイル（10,000立方キロメートル）ごとに必要です。
これらのホワイトホールは放射線を放出せず、光の波長よりもはるかに小さいため、見えません。陽子がこれらのホワイトホールの1つに衝突した場合、ホワイトホールは「単純に跳ね返る」とロベリ氏は述べています。 「彼らは何も飲み込むことができない。」ブラックホールがこれらのホワイトホールの1つに遭遇した場合、結果は単一のより大きなブラックホールになります、と彼は付け加えました。まるで、明け方から見えない微視的なホワイトホールのアイデアが十分に乱暴であるかのように、ロヴェリとビドットはさらに、この宇宙のいくつかのホワイトホールが実際にビッグバンに先行するかもしれないと示唆しました。将来の研究は、以前の宇宙からのそのようなホワイトホールが、なぜ現在の宇宙では時間だけが順方向に流れ、逆方向には流れないのかを説明するのに役立つかもしれないと探究すると彼は言った。
ロヴェリ氏とヴィドット氏は、4月11日のオンラインで、重力研究財団の年次重力論評コンテストに提出された論文で、調査結果をオンラインで詳しく説明した。
