マサチューセッツ大学アマースト校（UMass Amherst）の物理学者チームは、今後10年以内にブラックホールの爆発現象を観測する確率が90%に達するという研究結果を発表しました。この発見は、これまで極めて稀と考えられていた現象の頻度に関する我々の理解を覆す可能性があります。従来の予測では、このような爆発は10万年に一度程度しか観測されないとされていましたが、UMass Amherstの研究者たちは、この現象が実際には遥かに頻繁に起こりうることを示唆しています。
この新たな分析の根幹には、スティーブン・ホーキング博士が1974年に提唱した理論があります。この理論によれば、ブラックホールは物質を吸収するだけでなく、「ホーキング放射」と呼ばれる粒子を放出します。このプロセスは、ブラックホールの質量を徐々に減少させ、最終的には超新星爆発のような激しいエネルギー放出を伴う蒸発へと導くとされています。
UMass Amherstのチームは、特に「原始ブラックホール（PBH）」と呼ばれる、宇宙初期に形成されたとされる小さなブラックホールに注目しています。これらの原始ブラックホールは、従来のブラックホールよりも寿命が短い可能性があり、その終末期の爆発が観測可能であると彼らは考えています。チームの革新的な仮説は、「ダーク電子」と呼ばれる仮説上の粒子が原始ブラックホールの安定化に寄与するという点にあります。この「ダーク電子」の存在と、ブラックホールの電荷に関する従来の仮説への再考により、原始ブラックホールは一時的に安定化され、その終焉が遅れることで、爆発がより頻繁に観測可能になると考えられています。
UMass Amherstのマイケル・ベイカー助教授は、「我々は異なる仮定を立てています。もし原始ブラックホールが小さな『ダーク電荷』を持って形成されたとすれば、我々のモデルはそれが最終的に爆発する前に一時的に安定化されると予測します」と説明しています。このモデルに基づくと、観測可能な原始ブラックホールの爆発は、10万年に一度ではなく、約10年に一度の頻度で起こりうると計算されています。
この予測が正しければ、現在のガンマ線観測衛星や地上望遠鏡といった既存の観測機器で、これらの爆発現象を捉えることが可能であると研究者たちは指摘しています。アイダン・サイモンズ大学院生は、「我々は、今後10年間で原始ブラックホールの爆発を目撃する確率が90%あると信じています」と述べています。このような観測が実現すれば、原始ブラックホールの存在を確固たるものにするだけでなく、ホーキング放射の直接的な証拠を初めて提供することになります。
さらに、ブラックホールの最終爆発は、既知の電子や中性子から、まだ発見されていないダークマター候補粒子に至るまで、宇宙に存在する全ての基本粒子を放出すると考えられています。UMass Amherstのジョアキム・イグアス・フアン博士研究員は、「そのような爆発は、宇宙の全ての粒子を決定的に記録するものとなるでしょう。物理学は完全に変革され、宇宙の歴史を書き換えることが可能になります」と語っています。この発見は、宇宙の起源や物質の基本的な構成要素に関する長年の謎を解き明かす鍵となる可能性を秘めており、物理学の新たな時代の幕開けを告げるものとなるかもしれません。
この研究成果は、2025年9月12日に学術誌『Physical Review Letters』に掲載されました。