ブラック ホールを理解するために、さまざまなモデルと計算が使用されます。とりわけ、数学者ロイ・カーにちなんで名付けられたカー指標があります。しかし、これまでのところ、1963 年からの彼の仮定に対する数学的証明はありませんでした。これを行うには、これらの重力物体がこれまで期待していたほど安定していることを証明する必要があります。
ブラックホールはどのくらい安定していますか?
カー指標は、アルバート アインシュタインのフィールド ソリューションに基づいたアプローチです。たとえカー氏の研究が数学的に正確だったとしても、彼の計算がどれほど妥当であるかについては意見の相違がある。これらは剛体ブラック ホールのみを指しました。
しかし、まさにここに問題があります。野生のブラックホールは静止していません。それらは回転します。この動きにより、カー氏の計算が長期的にどの程度妥当なのか疑問が生じている。比較のために、目の前にじっと立っている人の外見しか説明できないと想像してください。彼女が動くとすぐに、誰を見ているのか、何を見ているのか分かりません。
そこで問題は、「カー ブラック ホールのようなものから始めて、それに少し変化を加えたらどうなるでしょうか?」とソルボンヌ大学の数学者ジェレミー ゼフテル氏が Quanta Magazine に説明したものです。時間の経過とともに物体は落ち着きますか、それともストレスがかかると完全に変化しますか?
数学的不安定性はカオスを意味します
Szeftel 氏と同僚のコロンビア大学の Elena Giorgi 氏とプリンストン大学の Sergiu Klainerman 氏による数学的実験はいくつかの研究に分かれており、合計 2,100 ページに及ぶ計算が含まれています。
彼らは、カーブラックホールが不安定であるのではないかと懸念していました。これは「理論物理学者に深刻な難問を突きつけ、アインシュタインの重力理論を根本的なレベルで修正する必要性を示唆しただろう。」簡単に言えば、宇宙のこれらの重力物体を理解するには、数学と物理学を再考する必要があるでしょう。
研究では、複雑な微分方程式を使用して、オブジェクトがどのように変化するかを示すいくつかのシナリオを実行しました。そのうちの 1 つは、とりわけ、重力波がブラック ホールに衝突したときに結合する可能性があるということでした。結果は混乱、あるいはジョルジが言うように「何が起こるかは神のみぞ知る」です。
研究はまだ査読を経る必要がある
「矛盾による証明」方法を使用して、彼らはこれらのシナリオを数学的に大いに利用しましたが、幸いなことに、カー指標は影響を受けないことがわかりました。これは、ブラックホールが完全に静止していなくても、回転にもかかわらず安定していることを私たちは理解していることを意味します。
これまでのところ、ゆっくりと回転するブラックホールの安定性の特徴を実証することしかできていません。しかし、研究チームは、たとえ回転が速くなったとしても、10年代の終わりまでに数学的に明確な結果が得られると確信している。
科学の場合、これは、カー指標をオブジェクトの研究に引き続き使用できることを意味します。一方、数学者のデメトリオス・クリストドゥロウ氏は、チームの成果を「一般相対性理論の数学的発展におけるマイルストーン」と表現している。有名なハーバード大学のシントン・ヤウ教授もこれに同意し、この証明は 1990 年代以来の一般相対性理論における「最初の大きなブレークスルー」であると述べています。
出典: クアンタマガジン