ブラックホールを利用して別次元や他の時空へ移動する「超空間旅行」は、2019年時点ではまだ創作の中にしかありえない話ですが、研究により、実現の可能性が増加しているそうです。

Rotating black holes may serve as gentle portals for hyperspace travel
https://theconversation.com/rotating-black-holes-may-serve-as-gentle-portals-for-hyperspace-travel-107062

https://i.gzn.jp/img/2019/03/26/black-hole-hyperspace-travel/01.png
マサチューセッツ大学ダートマス校の物理学教授であるGaurav Khanna氏は、ブラックホールを利用した超空間旅行について、「炎の近くに手をかざすと熱いけれど、手を素早く動かせば熱があまり気にならないのと同じように、ブラックホールを通過して反対側に出られる可能性はある」と説明しました。

Khanna教授は同僚のLior Burko准教授とともに20年以上にわたってブラックホール物理学を研究してきました。そんなKhanna教授の教え子であるCaroline Mallaryさんは、クリストファー・ノーラン監督による映画「インターステラー」を見て、マシュー・マコノヒー演じる宇宙飛行士・クーパーは・・・

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https://i.gzn.jp/img/2019/03/26/black-hole-hyperspace-travel/02.png

https://gigazine.net/news/20190326-black-hole-hyperspace-travel/

愛媛大学の松岡良樹氏が率いる国際研究チームは、国立天文台ハワイ観測所の「すばる望遠鏡」における最新鋭の観測装置「超広視野主焦点カメラ（HSC）」を使った観測で、地球からおよそ130億光年離れた遠い宇宙に83個という大量の「巨大ブラックホール」を新たに発見しました。

下の画像で拡大された正方形の範囲の中央、矢印が指し示す赤い点のような天体は、今回すばる望遠鏡が捉えたなかでも一番遠い、130.5億光年先にある巨大ブラックホールです。これまで見つかった最も遠い巨大ブラックホールまでの距離は131.1億光年で、その次は130.5億光年ですから、この発見は2位タイの記録ということになります。
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画像を拡大しても見落としてしまいそうなほど小さな点として捉えられた巨大ブラックホールですが、宇宙初期の歴史を理解する上での大きなヒントとなりました。

そもそも、これほどまでに遠い宇宙の観測に挑戦するのはなぜなのでしょうか。それは、遠くにある天体ほど過去の姿を見せているという、広大な宇宙ならではの理由があるからです。

地球上では一瞬で届くように感じる光も、実際には秒速およそ30万kmという限られた速度でしか動けません。天文学で用いられる「光年」という単位は、光が1年間に移動する距離をもとに定められています。

そのため、100光年離れた天体から届いた光は、今から100年前にその天体から放たれた光ということになります。その天体の今この瞬間の姿はわかりませんが、代わりに過去の姿を観測できる、というわけです。

この制約でもあり利点でもある光の性質を利用すると、今からおよそ138億年前に始まったとされる宇宙の過去の様子さえも知ることができます。100億年前の宇宙について知りたければ、100億光年先の天体を観測すればいいからです。

今回の研究では、初期の宇宙における巨大ブラックホールが捜索されました。現在の宇宙では、太陽の100万倍から100億倍という途方もない質量を持った巨大ブラックホールが数多くの銀河の中心に存在していますが、ビッグバンにほど近い初期の宇宙では、現在はあまり見られない「超巨大」なブラックホールしか見つかっていませんでした。それよりも小さく、現在は普遍的な「巨大」ブラックホールは初期の宇宙に存在しなかったのか、それともその頃から同じように存在していたのかは、わかっていなかったのです。

そこで研究チームは、すばる望遠鏡の「超広視野主焦点カメラ」が300夜に渡って観測した膨大な数の天体から、巨大ブラックホールの存在を示す「クエーサー」という天体に注目しました。

クエーサーとは、周囲の物質を貪欲に飲み込むことで強烈な光を放つ、活発な巨大ブラックホールのことを指します。ブラックホール自身は光を放ちませんが、その周囲を飲み込まれそうになりつつ高速で回転するガスや塵が非常に強いエネルギーを放つことで、巨大ブラックホールが収まっている銀河全体よりも明るく輝いて見えるのです。

その結果、宇宙の誕生から10億年も経たない約130億光年という遠方に、これまで見つかっていなかった83個のクエーサーを新たに発見するとともに、過去に報告例のあった17個のクエーサーを再発見することに成功したのです。

下の画像は「超広視野主焦点カメラ」が捉えた合計100個のクエーサーを並べたものです。上から7段目までが新発見のクエーサーで、下の2段が再発見されたクエーサーとなります。

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https://subarutelescope.org/Pressrelease/2019/03/13/j_index.html

https://sorae.info/030201/2019_3_14_subarutelescope.html

暗い闇夜に放ったサーチライトの様なこの天体は、おとめ座の方向約5500万光年先に位置する巨大楕円銀河「M87」です。直径が約12万光年あると推測されており、数兆個の星と約13000個もの球状星団を含んでいます。

この銀河の中心から長く伸びる青白い物体は、「M87」の中心にある太陽の数十億倍の質量を持つ超大質量ブラックホールから放出されたジェットです。

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https://sorae.info/wp-content/uploads/2019/03/opo0020a.jpg

https://www.spacetelescope.org/images/opo0020a/
https://sorae.info/030201/2019_3_15_m87.html

億光年彼方で発生したガンマ線バーストのスペクトル解析や理論計算から、ガンマ線バーストを引き起こした極超新星に光速の30%以上もの高速成分が付随することなどが明らかになった。極超新星が光速ジェットにより起こる爆発現象であるという理論を支持する成果である。
【2019年1月24日 京都大学／レスター大学／アンダルシア天体物理学研究所】

宇宙で最も高エネルギーの爆発現象であるガンマ線バースト（とくに継続時間が数秒以上のもの）は、太陽が100億年かけて放出するエネルギーを軽々と上回るほどの莫大なエネルギーが数秒～数十秒程度の間に放出される。そのうち一部のガンマ線バーストは、超新星を伴って現れることが知られている。そのような超新星には、高速膨張する超新星放出物質によって作られる性質が見られることから、通常の超新星の10倍以上の爆発エネルギーを持つ「極超新星」と解釈されている。

標準的なモデルでは、ここまで激しい超新星爆発を説明することができない。そのため、非常に高速で回転するなど特殊な条件を満たした星が、一生の最期に中心部でブラックホールか非常に磁場の強い中性子星を形成し、それに伴って光速に近い速度のジェットが形成されるというモデルが提唱されている。

このモデルでは、ジェットのエネルギーの大部分が星全体を吹き飛ばすこと（極超新星の発生）に使われ、一部はほぼ光速に近い速度を保ったまま星を突き抜けてガンマ線を放出すること（ガンマ線バーストの発生）が示されている。この仮説が正しければ、光速に近い速度のガンマ線バーストのジェット成分と光速の10%程度の速度を示す極超新星成分のほかに、光速の数十%程度の速度の「コクーン」（cocoon：繭）が存在すると予測されるが、これまでの極超新星の観測でコクーン成分は確認されていなかった。

■ガンマ線バーストと極超新星の想像図（提供：Anna Serena Esposito）
http://www.astroarts.co.jp/article/assets/2019/01/15529_illustration.jpg

2017年12月5日、コップ座の方向でガンマ線バースト「GRB 171205A」が発生した。地球からの距離は約5億光年と、ガンマ線バーストとしては史上3番目の近さで、このような近傍ガンマ線バーストは10年に1回程度しか発生しない貴重な現象である。

京都大学の前田啓一さん、スペイン・アンダルシア天体物理学研究所のLuca Izzoさんたちの研究グループは、口径10mのスペイン・カナリア大望遠鏡と口径8mのチリ・VLT望遠鏡を用いて、可視光線波長におけるGRB 171205Aの詳細な追観測を即座に開始した。すると、ジェットとは異なる、主に可視光線で光る成分が爆発直後から存在することが確認された。

さらに、ガンマ線バースト発生の1日後には、極超新星で見られるような幅の広い吸収線が現れ始め、超新星「SN 2017iuk」と名づけられた。これまでガンマ線バーストに付随する超新星由来の成分が発見されたのは、最も早い例でも爆発の5日後であったことから、今回の観測は非常に重要な機会となる。

■コップ座の渦巻銀河に発生したGRB 171205A・SN 2017iuk（提供：カナリア大望遠鏡）
http://www.astroarts.co.jp/article/assets/2019/01/15530_sn2017iuk.jpg

アストロアーツ
http://www.astroarts.co.jp/article/hl/a/10433_sn2017iuk

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（提供：Izzo et al. (2019) Nature、京都大学） 

http://www.astroarts.co.jp/article/assets/2019/01/15531_spectrum.jpg