SFじゃない。ブラックホールが本当に超空間へのワープポータルになる可能性

space 2019/01/13

Point
■ブラックホールを通っての超時空移動はSFの世界では定番となっているが、現実性については不明である
■回転する超大質量ブラックホールにおける特異点での宇宙船が受ける効果についてシミュレーションを作成
■その結果、回転する巨大ブラックホールの特異点が宇宙船に及ぼす効果は無限ではないことがわかる

SF小説で最も愛用されてきたアイディアの一つが、「ブラックホールを使って他の次元や時間、宇宙へと移動する」というもの。SF小説だけの話に思えますが、「思ったより実現難易度は低いのではないか」という説が、海外メディア“The Conversation“に掲載されています。

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

ブラックホールの特異点で超時空移動は可能なのか

ブラックホールは、星が重力崩壊した「なれの果て」です。その中心には密度が無限になる特異点があるとされています。無限の重力は時空を貫いて、他の時空の平面へとつながり、超時空間移動をも実現させる可能性があります。

ブラックホールはまさに、宇宙の他の場所や、全く別の宇宙への抜け道になるかもしれないのです。

研究者たちはこれまで、宇宙船がブラックホールをポータルとして使おうとすると、完全に消滅してしまうと考えていました。熱くて高い密度の特異点によって、増え続ける潮汐力による伸縮にさらされるからです。

しかし、マサチューセッツ大学とジョージア・グウィネット大学の研究者たちによって、すべてのブラックホールは一様では無いことが示されました。もし、天の川銀河中央の射手座A超大質量ブラックホールが大きくて回転していた場合、通過する宇宙船の体験はガラリと変わります。というのも、宇宙船が耐えなければならない特異点が穏やかであり、平和に通過することができるからです。

なぜその様なことが可能かといえば、回転するブラックホール内部の相対的特異点は弱く、作用を及ぼす物体にダメージを与えないからです。一見、直感に反するような事実ですが、例えば、ろうそくの火に対してすばやく指を通過させても火傷しないのと同じことなのです。

映画『インターステラー』では、ガルガンチュアという回転する超大質量ブラックホールが出てきますが、そこに主人公のクーパーが落ちたらどうなるかと、考えたのは博士課程の学生キャロライン・マラリー氏です。物理学者アモス・オリによる20年前の研究を元に、コンピューターの知識を駆使してシミュレーションを作り上げました。それによって、回転する巨大ブラックホールに落ちていく宇宙船にどの様な基礎的な物理効果が見られるのかを検証できるというのです。

特異点の通過はむしろ「快適」

このモデルによって明らかになったのは、回転するブラックホールに落ちていく物体はどの様な条件であっても、内側の特異点の地平線を超えた後に無限に大きな物理効果を経験することはないということです。特異点であるので、侵入した物体は進路を変えることも避けることもできません。

しかし、環境が良ければ、その効果は無視できるほどに小さく、特異点の通過はむしろ快適とも言えるかもしれません。つまり、超時空間航行のポータルとして回転する巨大なブラックホールを使える可能性は高いといえるのです。

マラリー氏はまた、以前はよく理解されていなかった特徴も発見しました。特異点の効果は、回転するブラックホールにおいて、宇宙船に周期的で加速する伸縮をもたらします。しかし、ガルガンチュアのような巨大なブラックホールでは、この効果も小さくなるのです。なので、宇宙船もそれに乗り組んだ飛行士も伸縮に全く気づかないでしょう。

ただし、注意点もあります。今回のモデルでは、完全に孤立したブラックホールが考えられています。普通ブラックホールの周りにはガスやちり、伴星などの物質があって飲み込まれているので、モデルに合いません。なので、今回のモデルはもっと現実に即したものに拡張される必要があります。

 

ワープ航法やタイムトラベル、異次元への旅などのSF的な技術の実現可能性について検証した今回の研究ですが、実際に試す機会はなさそうです。天の川銀河系の超大質量ブラックホールは射手座Aにひとつだけですし、そこまで到達する宇宙船もありません。また、特異点の先に別の時空が広がっているとも限らないのです。しかし、今後のSF作品で、映像化されるワープ場面がよりリアルなものになることはあるかもしれないですね。

SF映画でよくみるワープ装置「ワームホール」ってどんな仕組みなの?

reference: theconversation / written by SENPAI

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