Language
Country/Area
No result found
ブラックホールとビッグバンの関係：ブラックホールの崩壊がなぜ宇宙に対する私たちの理解を変えるのか？
初期の宇宙では、直接崩壊型ブラックホール (DCBH) が超大質量ブラックホールの重要な起源であった可能性があります。これらの高質量ブラックホールの種は、大量の物質の直接的な崩壊によって形成され、宇宙の年齢が約 1 億年から 2 億 5 千万年であったときに、赤方偏移範囲 z = 15 ～ 30 で形成されたと推測されています。第一世代の星（いわゆる第三世代の星）から形成されるブラックホールの種とは異なり、これらの直線崩壊型ブラックホールは、直接的な一般相対論的不安定性によって形成されます。それらの典型的な質量は約 105 M☉ に達します。このクラスのブラックホール シードは、赤方偏移 z~7 の超大質量ブラックホールの存在という難問を解決するために最初に理論的に提案され、多くの観測によって確認されています。
垂直崩壊型ブラックホールは、めったに同時に満たされない環境の物理的条件の独特な組み合わせによって形成されます。
形成メカニズム
直接崩壊型ブラックホールの形成には、星団の形成ではなくガスの直接崩壊を促進するいくつかの重要な環境条件が関係しています。まず、ガスには金属が含まれていないこと（つまり、水素とヘリウムのみを含むこと）、次に原子冷却効果があること、そして最後に、水素分子を破壊するのに十分な強度のライマン・ヴィルト光子流があることが条件となる。非常に効果的なガス冷却剤です。これらのガスの冷却プロセスが中断されない場合は、ガス雲は重力崩壊を起こし、約 107 g/cm³ という極めて高い質量密度に達します。このような密度では、物体は一般相対論的不安定性を経験し、通常は最大 105 M☉、または 100 万 M☉ に達する質量を持つブラックホールが形成されます。
これらの天体は、中間の恒星段階を経ることなく原始的なガス雲から直接崩壊するため、直接崩壊型ブラックホールと呼ばれます。
最近のコンピューターシミュレーションによると、強力で冷たい降着流が稀に集中すると、紫外線背景や超音速流、さらには原子冷却を必要とせずに、ブラックホールの種を形成できるそうです。このシミュレーションでは、重粒子の質量が太陽の4000万質量にまで成長して初めて、重力が乱流を克服し、星は単純に崩壊して2つの超大質量星を形成し、最終的にそれぞれ31,000と2,000の質量を持つ直線崩壊型ブラックホールになった。 . 40,000 M☉ です。
垂直崩壊ブラックホールの数
直線的崩壊型ブラックホールの重要な理論的価値にもかかわらず、科学者は一般的に、その生成に必要な 3 つの基本条件を同時に満たすのは非常に難しいため、高赤方偏移宇宙では直線的崩壊型ブラックホールは比較的まれであると考えています。現在の宇宙論的シミュレーションでは、赤方偏移 15 では、平均して 1 立方ギガパスカルあたり約 1 つの直接崩壊ブラックホールしか存在しないと予測されています。さまざまな仮定に応じて、直線的に崩壊するブラックホールの数は 1 立方ギガパスカルあたり 107 個に達すると予測されますが、これには極めて高いライマン・ヴィルト光子束が必要になります。
これは今後の観測にも期待が持てますが、特に張賢王宇宙望遠鏡による観測が鍵となるでしょう。
検出と発見
2016年、ハーバード大学の天体物理学者ファビオ・パクッチ率いる研究チームは、ハッブル宇宙望遠鏡とチャンドラX線観測衛星のデータを使用して、初めて2つの垂直崩壊を特定しました。ブラックホール候補である、これら 2 つの候補は両方とも 6 より大きく、このタイプの天体のスペクトル特性と一致しています。これらの源は、より高い赤方偏移にある他の源と比較すると、赤外線放射が大幅に過剰になると予測されます。今後の観測が、これらのブラックホール候補の特性を決定する鍵となるでしょう。
他のブラックホールとの違い
原始ブラックホールはエネルギー、イオン化物質、またはその両方の直接的な急激な低下によって形成されるのに対し、直接崩壊ブラックホールは高密度で大きなガス雲の直接的な崩壊によって形成されることに留意する必要があります。さらに、第 3 世代の星によって形成されたブラックホールは、「直接」崩壊ブラックホールとして分類されません。
垂直崩壊型ブラックホールの発見は、間違いなく初期宇宙における銀河構造とブラックホール形成の研究に新たな視点をもたらし、より深い考察につながるだろう。垂直崩壊型ブラックホールの形成中に宇宙に隠された他の未知のものは何だろうか？穴？謎を解くには？垂直崩壊ブラックホールの存在は、初期宇宙におけるブラックホールの形成を説明するだけでなく、宇宙の進化に関する私たちの理解にも疑問を投げかけます。
