あなたの好奇心を刺激する、テックと科学の総合ニュースサイト

終末小説の古典的な物語だ。貴重な熱と光の源である太陽がブラックホールに崩壊する。あるいは、はぐれたブラックホールがやってきて、太陽を飲み込んでしまう。終わりは近い!もし恒星質量ブラックホールが太陽を飲み込んだとしたら、子供たちが言うように、現実になるまで8分ほどしかない。しかし、太陽が小さな原始ブラックホールを飲み込んだとしよう。arXivに論文を投稿する価値がある。

原始ブラックホールとは、宇宙の初期に形成されたと仮定されるブラックホールである。恒星質量ブラックホールや超大質量ブラックホールとは異なり、原始ブラックホールは通常、小惑星程度の質量で野球のボールよりも小さなサイズである。これらのモデルの多くは、原始ブラックホールは一般的なものであり、星がいずれブラックホールを捕獲するのは必然だと主張している。ブラックホールの中心を持つこのような星は、「ホーキング星(Hawking Star)」として知られている。

この新しい研究が指摘するように、捕獲された原始ブラックホールは、最初は太陽のような星にほとんど影響を与えない。太陽の質量に比べれば、小惑星1個分の質量は塵のようなものかもしれない。仮にブラックホールであったとしても、太陽の大部分をすぐに消費することはできない。しかし、時間の経過とともに影響を及ぼすだろう。恒星の中のブラックホールは、恒星のコアの物質を消費し、時間とともに成長する。もしブラックホールが宇宙論的な規模で急速に成長すれば、恒星を完全に飲み込んでしまうかもしれない。そうでなくても、星の進化や寿命に影響を与える可能性はある。

この研究では、原始ブラックホールの初期サイズに大きく依存することが示されている。観測によって除外されなかった最大の質量範囲、太陽質量の10億分の1程度のものでは、実質的に5億年未満で星を消滅させることができる。もしそうだとすれば、太陽質量のブラックホールが存在するはずだが、それは従来の恒星質量のブラックホールのように超新星爆発から形成されるには小さすぎる。

もし原始ブラックホールがもっと小さく、例えば太陽質量の1兆分の1以下であれば、事態はもっと複雑になる。小さなブラックホールは恒星内の物質を消費するだろうが、速いペースではない。しかし、ブラックホールはコアの中をかき混ぜ、核融合だけよりも加熱する。その結果、恒星は通常の赤色巨星よりも温度が低く赤い「赤色迷子星」に膨れ上がる可能性がある。コアの乱流は、星の表面の活動にも影響を与える可能性がある。その影響は微妙なものだが、著者らは恒星地震学によって原始ブラックホールの存在を確認できる可能性を示唆している

我々が行った恒星地震学の研究から、太陽にブラックホールが存在しないことはほぼ確実である。あったとしても、非常に小さいものでなければならない。だから、太陽の終末に備えて避難袋を用意する必要はない。しかし、目を凝らしさえすれば、もしかしたらホーキング星があるかもしれない。


論文

研究の要旨

太陽の中心にはブラックホールはおそらく存在しない。このような詳細にもかかわらず、この仕事の目的は、この疑問が興味深く、中心ブラックホールを持つ星を研究する仕事が十分に動機づけられていることを読者に納得してもらうことである。もし原始ブラックホールが存在するなら、宇宙の暗黒物質を説明するのに十分な数が存在するかもしれない。原始ブラックホールはほとんどどの質量でも形成される可能性があるが、10-16-10-10 M⊙の間の小惑星質量の窓は依然として実行可能な暗黒物質の候補であり、これらのブラックホールは形成時に恒星に捕獲される可能性がある。このような星は、そのコアにある微小なブラックホールからの降着光で部分的に動いており、「ホーキング星」と呼ばれている。ホーキング星の恒星進化は非常に非自明であり、詳細な恒星進化モデルが必要である。ここでは、太陽質量のホーキング星の完全な進化モデルを、2つの降着スキームを用いて紹介する。1つは放射効率を一定にしたもので、もう1つは光子の捕獲の効果をモデル化するために放射効率を適応的に変化させたものである。


この記事は、BRIAN KOBERLEIN氏によって執筆され、Universe Todayに掲載されたものを、クリエイティブ・コモンズ・ライセンス(表示4.0 国際)に則り、翻訳・転載したものです。元記事はこちらからお読み頂けます。

Follow Me !

\ この記事が気に入ったら是非フォローを! /

Share on:

関連コンテンツ

コメントする