物理法則を破ることはできません、船長…科学者は「不可能」なブラックホールをナンセンスと呼び、測定に失敗したのではないかと懸念

更新従来の理論を覆す、信じられないほど巨大なブラックホールについて、複数の研究者が、その物体の質量を推定するために使用されたデータが間違っていた可能性を示唆したことから、疑問が投げかけられている。

恒星ブラックホールの質量は太陽の70倍と初めて報告されたと、先月のネイチャー誌に掲載された論文で発表された。恒星の死によって形成される恒星ブラックホールは、活動銀河の中心で見られる超大質量ブラックホールよりも小さい。理論モデルによれば、恒星ブラックホールが残したボイドの質量は、最大で太陽の10倍程度と予測されている。

言い換えれば、ブラックホールの質量は特定の範囲に収まるはずです。太陽質量の3～10倍程度の小型ブラックホール、太陽質量の100～10万倍程度の中型ブラックホール、そして太陽質量の10万～10億倍程度の超大質量ブラックホールのいずれかです。そのため、どのカテゴリーにも当てはまらないブラックホールに関する研究が、一流の査読付き論文誌に掲載されたとき、研究コミュニティは大きな関心を寄せました。

中国科学院大学を筆頭とする大規模な国際物理学者チームによって執筆された原論文は、LB-1と呼ばれる奇妙な連星系について記述している。少なくとも7,000光年離れたこの連星系は、重いB型恒星と巨大なブラックホールから構成されている。

研究者たちは、ブラックホール系内の二つの天体が互いに及ぼす影響を測定することで、ブラックホールの質量を推定した。恒星はブラックホールに比べてはるかに小さいため、その軌道運動はより大きな伴星の影響を受ける。ブラックホールもまた、恒星との重力相互作用によりわずかに揺れ動く。したがって、ブラックホールの質量は運動量保存則によって大まかに推定できる。

しかし、今週2つの異なるチームから提出された2つの別々の論文は、これらの計算に使用されたデータが間違っていることを示唆している。

元の論文では、ブラックホールの降着円盤におけるいわゆるHアルファ輝線のシフトを観測することで、ブラックホールの揺れを測定しています。しかし、Hアルファ輝線は実際にはブラックホールから来ていないため、ブラックホールの質量の計算は誤っていると研究者らは述べています。

「Hアルファ輝線の速度は時間とともに変化せず、一定であることを証明しました」と、カリフォルニア州バークレー大学の天文学博士課程学生、カリーム・エル＝バドリー氏はThe Register紙に語った。「もしそれがブラックホールから来ているなら、ブラックホールが軌道を周回するにつれて速度は少しずつ変化するはずです。」

問題は、当初の研究者たちが恒星による吸収の影響を考慮していなかったことだった。「彼らは、恒星から来るHアルファ吸収線が放射の下でドップラーシフトしているという事実を考慮していませんでした。そのため、Hアルファ放射線がドップラーシフトしているように見えましたが、実際にはそうではありませんでした」と彼は述べた。

吸収線は星が吸収する光を表し、輝線は放出する光を表します。星の原子は同じ周波数の電磁エネルギーを吸収し、放出するため、この2つは密接に関連しています。

「吸収線が前後に移動するにつれて、輝線も前後に移動するように見えますが、実際にはそうではありません」とエル＝バドリー氏は説明した。ブラックホールから放射されていると考えられていたHアルファ輝線の元の測定値は、実際にはブラックホールと恒星の両方を取り囲む、より大きな周連星系円盤物質から放射されていた。

「観測されたスペクトルには、恒星からの吸収線とHアルファ輝線の両方が含まれています。元の論文では、Hアルファ輝線はブラックホールの周りの降着円盤から来ていると考えられていました。しかし、私たちは、Hアルファ輝線は恒星やブラックホールではなく、ブラックホールと恒星の両方の周りのより大きな降着円盤、あるいは連星の質量中心を周回する他の物質から来ていると考えています」と彼は述べた。

「この論文が正しいとは思わないが、いくつかのグループが反論しているので、論文が撤回されるかどうかに関わらず、科学界が主張を信じるかどうかを決めることになるだろう。」

レジスターは原論文の筆頭著者にコメントを求めました。®

追加更新

『ネイ​​チャー』誌に掲載された最初の研究論文の第一著者であり、中国科学院天文宇宙科学学院の教授であるジフェン・リウ氏は、Hアルファ輝線はブロブディンナギアン・ブラックホールからのものだと今でも信じている。

「ブラックホールの質量が大きく、傾斜角が小さいと私たちが主張する主な理由は、Hアルファ放出線の幅と形状、そして線の小さな動きです」と彼はエル・レグ紙に語った。

反論では、恒星による吸収を考慮するとHアルファ輝線の揺らぎは消失すると主張している。劉氏は、恒星による吸収を考慮するとHアルファ輝線のシフトは小さくなるものの、ブラックホールの影響によるわずかな動きは依然として見られるという点には同意する。「Hアルファ吸収線を差し引くとブラックホールの動きとそれほど大きくは連動しなくなるものの、それでもなお動いている」と彼は主張した。

劉氏はまた、彼のチームが、ブラックホールが実際には太陽の70倍の質量を持っているという考えを裏付ける、異なるタイプの輝線の測定に成功したと述べた。

「パッシェン輝線の新たな赤外線観測に成功しましたが、真横向きのシステムでHアルファ線とパッシェン線の幅と形状をどのようにして測定できるのか、想像するのは非常に困難です。そこで、来週初めにarXivに掲載することを目指し、新たな論文を執筆中です。」

だから、アストロボフィンたちの戦いは続くのです。