ブラックホールとダークエネルギーの謎

最近のアイデアでは、宇宙が膨張するにつれて質量が増加するブラックホールが、ダークエネルギーの説明に役立つかもしれないと言われている。ダークエネルギーは、宇宙が時間とともに速く膨張する原因となっている未知の力だ。この論文では、このアイデアがブラックホールにどんな影響を与えるか、特に彼らがどのように合体し、時間とともにどう振る舞うかを考察している。

#バイナリシステムにおける重力波放出

2つのブラックホールがお互いに回転していると、LIGOやVirgoのような機器で検出できる時空の波、つまり重力波を放出することがある。もし宇宙的に結びついたブラックホールが存在すれば、その質量の成長は、現在観測されているよりもずっと多くの重力波をもたらすことになる。つまり、ブラックホールが合体する速度はもっと高くなり、私たちがこれまで検出したものよりも遥かに重くなる可能性がある。

#固定角運動量下での質量成長

もしこれらのブラックホールがスピンを一定に保ちながら成長するなら、星の少ない銀河にあるブラックホールは一般的にもっと遅く回転することになる。この遅い回転は、異なる環境におけるブラックホールの理解に変化をもたらすかもしれない、特に周囲にあまり物質がない銀河の場合。

#小さなブラックホールへの影響

さらに、宇宙的な結びつきによる質量の成長は、小さなブラックホールがホーキング放射と呼ばれる現象によって蒸発するのを防ぐかもしれない。通常、小さなブラックホールは時間とともに質量を失い、完全に消えてしまうことがある。しかし、宇宙と共に成長すれば、はるかに長い間安定したままでいることができるかもしれない。

#ブラックホールの質量と膨張する宇宙

研究者たちはブラックホールとその周囲の空間の特性との関連性を示唆している。宇宙が膨張するにつれて、ブラックホールの質量も変わるかもしれない。一部の発見は、この関連性が特定の銀河の中心にある超大質量ブラックホールが、私たちが見る距離に依存している質量を持っている理由を説明できるかもしれないことを示している。

#観測上の課題

これらのアイデアにもかかわらず、懸念がある。いくつかの科学者は、ブラックホールの質量がどのように変化するかについての主張は、詳しく調べると信頼性がないかもしれないと主張している。このため、これらの理論の天体物理学的影響を注意深く調べることが重要だ。

#分析方法

この研究では、ブラックホールが巨大星のライフサイクルから予想通りに形成されると仮定している。バイナリ星系の進化をシミュレーションするためのツールであるBpassなどを使って、ブラックホールペアがどのくらいの頻度で形成され、合体するかを計算している。これらの合体が広大な時間の中で発生するため、それらが形成される時から合体するまでの質量の増加は重要だ。

#合体率と検出

宇宙的な結びつきによって、ブラックホールの合体率は大幅に上昇することが予想される。この数値は、現在の機器で観測されるものと対立することになり、もしこれらのブラックホールが理論通りに存在すれば、現在見られる以上に多くの合体を引き起こすことになる。

#ブラックホールのスピンダイナミクス

ブラックホールのスピンは、その振る舞いを理解するために重要だ。もしこれらのブラックホールの質量が角運動量を得ずに成長すれば、時間とともにスピンは減少することになる。したがって、十分な質量がない銀河のブラックホールは、最初に考えられていたよりも低いスピンを示すことになるはずだ。

#原始ブラックホール

この分析のもう一つの部分は、宇宙の非常に初期に形成されたかもしれない原始ブラックホールを見ている。これらの仮想的なブラックホールは、形成時よりもずっと質量が大きくなっている可能性がある。非常に高い赤方偏移の時点で形成された場合、宇宙的膨張と結びついて今は非常に重くなっている可能性が高い。

#合体するブラックホールの影響

時間とともに質量が変わると、2つのブラックホールは合体する際にその間隔を変えることがある。この質量が変化するシナリオにおける合体プロセスの理解は、合体がどれくらいの頻度で起こるかとその全体的なタイムラインを把握するために重要だ。

#重力放射と軌道崩壊

ブラックホールが互いに回転する際、重力波を放出し、それによってエネルギーを失い、より近くに螺旋状に近づいていく。質量が増えるほど、この崩壊はより速く進む可能性がある。質量が増加すると、これらのシステムの合体ダイナミクスに大きく影響することができる。

#ブラックホールバイナリの寿命

バイナリブラックホールが合体するまでの時間は、彼らの質量の成長によって変わることがある。この研究では、特にブラックホールが宇宙の膨張に関連して成長する場合に、その合体率がどのように変化するかを示している。

#合体の原因

ほとんどの研究者は、バイナリ星進化から来る合体に焦点を当てており、宇宙の混雑した場所や動的相互作用を通じて起こる可能性のある他の合体の可能性を見落としているかもしれない。

#検出率と高い質量

私たちが見るべきブラックホール合体の数に関する予測は、この成長モデルに基づいている。質量の成長が宇宙の膨張と結びついているなら、私たちはもっと多くの合体を見て、これらのブラックホールは現在検出されたものよりもはるかに高い質量を持つことが期待される。

#超大質量ブラックホールのスピンパラメータ

多くのブラックホール、特に銀河の中にある超大質量のものは、かなり高い期待されるスピン値を示している。もし彼らが時間をかけて蓄積された質量を獲得していなければ、そのスピンパラメータは私たちが観測するものと一致しないかもしれず、質量成長とスピンの根底にある理論について疑問を呼び起こすことになる。

#原始ブラックホールに関する課題

特に初期宇宙で形成された可能性のある原始ブラックホールを探る際には、彼らの時間とともに成長する可能性を考慮しなければならない。彼らの進化がブラックホールやその集団を理解する上で重要な意味を持つかもしれない。

#星の進化への影響

宇宙的に結びついたブラックホールの研究を進めることで、ブラックホールの形成と進化の考え方を再評価する必要があるかもしれない。ブラックホール合体の予測が重要な違いを見つけた場合、受け入れられているモデルを再考させる可能性がある。

#結論

宇宙と共に質量が成長するブラックホールのアイデアは、新しい天体物理学的研究の魅力的なケースを提示している。もしこれが事実なら、合体率やブラックホールの振る舞いに対する理解に大きな影響を与えることになるだろう。今後の観測と深い調査が、これらの理論と私たちの宇宙に対する影響を支持するかどうかを判断するために重要だ。