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最も大事にされているサイエンスフィクションのシナリオの一つは、ブラックホールを他の次元や時間や宇宙への入り口として使うことです。その想像は以前に想像されたより現実に近いかもしれません。
ブラックホールは、おそらく宇宙で最も神秘的な物です。これは、重力が死んでいる星を無制限に押しつぶした結果であり、真の特異点の形成につながります。これは、星全体が一点に圧縮されて無限の密度の物体を生み出すときに起こります。この緻密で熱い特異点は、時空そのものの織物に穴を開け、おそらく超宇宙旅行の機会を開くでしょう。つまり、時空間のショートカットで、短期間で宇宙規模の距離を移動することができます。
ハイパースペースピュアサイエンスフィクションですか？あなたがひも理論を一生懸命見てもそうではない
研究者たちは以前、ブラックホールをこのタイプのポータルとして使用しようとするどんな宇宙船も、最悪の場合、自然を考慮に入れなければならないだろうと考えていました。暑くて稠密な特異点は、完全に気化される前に宇宙船がますます不快な一連の潮汐伸縮および圧搾に耐えることを引き起こすだろう。
ブラックホールを飛んで
マサチューセッツ大学ダートマス校の私のチームとジョージアグウィネットカレッジの同僚は、すべてのブラックホールが等しく作られていないことを示しました。私たち自身の銀河の中心にある射手座A *のようなブラックホールが大きくて回転しているならば、宇宙船の見通しは劇的に変わります。それは、宇宙船が対抗しなければならないであろう特異点が非常に穏やかで、非常に平和的な通過を許すことができるからです。
これが可能な理由は、回転するブラックホール内の関連する特異点が技術的に「弱い」ため、それと相互作用するオブジェクトを傷つけないためです。最初は、この事実は直感に反するように思われるかもしれません。しかし、それは、やけどすることなく、ろうそくの2,000度近くの炎をすばやく指で通過するという一般的な経験に似ていると考えることができます。
私の同僚のLior Burkoと私は20年以上にわたってブラックホールの物理学を研究してきました。 2016年、私の博士号Christopher Nolanの大ヒット映画に触発された学生、Caroline Mallary 星間 Cooper（Matthew McConaugheyの登場人物）がGargantuaの奥深くまで生き残ることができるかどうかをテストするために着手しました - 架空の、超巨大で、急速に回転するブラックホールは、太陽の質量の約1億倍です。 星間 ノーベル賞を受賞した天体物理学者のKip Thorneによって書かれた本に基づいており、Gargantuaの物理的特性はこのハリウッド映画の陰謀の中心です。
20年前に物理学者Amos Oriによって行われ、彼女の強力な計算技術で武装したMallaryは、宇宙船や大きな物体に対する本質的な物理的効果の大部分を捕らえるコンピュータモデルを構築し、大きく回転する黒に落としました。射手座A *のような穴。
でこぼこの乗り物でもない？
彼女が発見したのは、回転するブラックホールに落下した物体があらゆる条件下でそのホールのいわゆる内側水平特異点を通過する際に無限に大きな効果を経験することはないということです。これは、回転するブラックホールに入る物体が動き回ったり避けたりすることができないという特異点です。それだけでなく、正しい状況下では、これらの影響は無視できるほど小さく、特異点をかなり快適に通過することができます。実際、落下物に目立った影響はまったくありません。これは、超空間移動のための入り口として大きくて回転するブラックホールを使用することの実現可能性を高めます。
Mallaryはまた、以前は十分には評価されていなかった機能を発見しました。回転するブラックホールに関連した特異点の影響により、宇宙船の伸縮と圧縮のサイクルが急激に増加するという事実。しかし、Gargantuaのような非常に大きなブラックホールの場合、この効果の強さは非常に小さいでしょう。それで、宇宙船と船上の個人はそれを検出しないでしょう。
重要な点は、これらの効果が限りなく増大しないことです。実際には、宇宙船がブラックホールに近づくにつれて、宇宙船にかかる応力は無限に増大する傾向がありますが、それらは有限のままです。
Mallaryのモデルに関連して、いくつかの重要な単純化された仮定と結果として生じる警告があります。主な仮定は、検討中のブラックホールは完全に孤立しているため、その近くにある別の星やその他の落下する放射線などの線源による恒常的な擾乱を受けないということです。この仮定は重要な単純化を可能にしますが、大部分のブラックホールは宇宙物質 - 塵、ガス、放射線 - によって囲まれていることは注目に値します。
「ソロ」がハイパースペース旅行の燃料に名前を付ける
したがって、Mallaryの仕事の自然な延長は、より現実的な天体物理学的ブラックホールの状況で同様の研究を行うことでしょう。
オブジェクトに対するブラックホールの影響を調べるためにコンピュータシミュレーションを使用するというMallaryのアプローチは、ブラックホール物理学の分野では非常に一般的です。言うまでもありませんが、ブラックホール内またはその近くで実際の実験を行うことはまだできません。そのため、科学者たちは理論やシミュレーションに頼って、予測や新しい発見によって理解を深めることができます。
この記事はもともとGaurav KhannaによってThe Conversationに掲載されました。ここで元の記事を読んでください。