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重力波がテレビの『ブラックホール・アポカリプス』で主役を演じる

重力波がテレビの『ブラックホール・アポカリプス』で主役を演じる

アラン・ボイル

ブラックホールと降着円盤
ブラックホールの周囲を、高温の破片の円盤が激しく燃えている。明るい円形の模様は、ブラックホールの背後にある円盤の一部から発せられる光の重力レンズ効果によって生じている。(NOVA via YouTube)

水曜日にPBSで初放送される2時間番組「NOVA」の「ブラックホール・アポカリプス」では、ブラックホールが主役として登場します。しかし、レーザー干渉計重力波観測装置(LIGO)にも注目が集まっています。

「LIGOはショーの始まりと終わりの両方を担っています」と、重力波探査に関する著書を執筆し、「NOVA」プログラムの司会を務めるバーナード大学の天体物理学者、ジャナ・レビン氏は述べた。「現在、ブラックホール天体物理学にとって最も重要な出来事です。」

冒頭シーンの一部は、ワシントン州にあるLIGOハンフォード研究所が舞台となっている。ここは、2015年に科学者たちが初めてブラックホールの合体を検知した2つの場所のうちの1つだ。当時LIGOハンフォード研究所を率いていたフレッド・ラーブ氏は、当初このプロジェクトは「非常に物議を醸した」と語る。

「LIGOが資金を吸い上げてしまうのではないかと懸念する人が多かった」とラーブ氏は言う。「そのため、多くの論争が巻き起こった。誰もが同意したのは、これが極めて困難だったということだ」

幸いなことに、LIGOは現実のものとなり、ついに期待に応えてくれました。「ブラックホール・アポカリプス」もまた期待に応えてくれます。ブラックホールについて、視覚的にも豊かな解説を求めているなら、この番組は必見です。ブラックホールとは、物質が非常に高密度に凝縮されており、光さえもその重力から逃れられない場所です。

ジャンナ・レビン
天体物理学者のジャンナ・レビン氏は、PBSで放送されている「NOVA」番組「ブラックホール・アポカリプス」で、LIGOによる歴史的なブラックホール合体検出のデータを紹介した。(NOVA、YouTube経由)

この番組は、シュバルツシルト半径からブラックホールの事象の地平線を越​​えた物体や人物のスパゲッティ化まで、幅広いテーマを臆することなく掘り下げています。「ブラックホール・アポカリプス」で宇宙のスパゲッティに引き伸ばされる宇宙旅行者は、レヴィン自身です。彼女は空想的な宇宙船に乗ってブラックホールの端まで行き、そこで何が起こるのかを見せます。

デモンストレーションのほとんどはコンピューター生成画像で行われたが、レビン氏はGeekWireに対し、司会役を演じるにはこれまでよりも高度な舞台技術が必要だったと語った。

「宇宙服を着て宇宙を漂うのは面白かったわ」と彼女は冗談めかして言った。「肉体的にも本当に過酷なの。立ちっぱなしで、14時間、時には16時間もそれを続けるの。本当に大変だったわ。でも、私はやっぱり何よりもまず、物理学者なの」

映画「インターステラー」が、ノーベル賞を受賞したカリフォルニア工科大学の天文学者キップ・ソーンの計算を利用してブラックホールの外見を微調整したように、このテレビ番組は、ブラックホールがどのように形成され、どのように落下する破片を食べながら大きくなり、どのように空間、時間、光を歪めるのかを苦労して描写している。

物理学者がブラックホールの存在が理論的に可能であると初めて認識してから1世紀以上、そして初めて広く認められたブラックホール「はくちょう座X-1」の発見から数十年が経ちました。しかし、ブラックホールの降着円盤のように、新たな発見と謎がブラックホールを取り囲み続けています。

新たに発表されたある研究では、銀河中心の超大質量ブラックホールが星形成の制御に重要な役割を果たしていると結論付けられました。また、本日王立天文学会月報に掲載された別の研究では、回転するブラックホールから放出される強力なジェットが、空で周期的に方向を変える可能性があることが示されました。

レビン氏は、ブラックホールの魅力は、次々と明らかになる謎にあると述べた。「答えのない疑問で終わるのがいつも好きなんです」と彼女は言った。

例えば、イベント・ホライズン・テレスコープが、私たちの天の川銀河の中心にある超大質量ブラックホールの史上最高の画像を撮影したら、何が見えてくるのでしょうか? LIGOは、中性子星とブラックホールが衝突すると、何が見えてくるのでしょうか?

レビン氏によると、自身の研究は、ブラックホールと磁化された中性子星の衝突がどのようにして「宇宙で最も強力な電子回路」を生み出すのかに焦点を当てているという。ブラックホール電池から発生する磁気爆発は、LIGOだけでなくNASAのフェルミ・ガンマ線宇宙望遠鏡の観測機器でも観測できるはずだ。

ブラックホール科学の重要なポイントを全て網羅するには、たった2時間でも足りない。番組のプロデューサーはブラックホールの量子的な側面についての議論を省かざるを得ず、ブラックホールのホーキング放射や大型ハドロン衝突型加速器(LHC)で微小なブラックホールが生成される可能性についてもほとんど触れられていない。しかし、レビンはそんなことは気にしていない。

「もしかしたら『ブラックホール・アポカリプス2』をやるかもしれないわ」と彼女は言った。「どうなるか見てみようわ」