ウォール・ストリート・ジャーナル、BBC、タイムズなど各紙で絶賛されているのが『THE UNIVERSE IN A BOX 箱の中の宇宙』(アンドリュー・ポンチェン著、竹内薫訳)だ。ダークマター、銀河の誕生、ブラックホール、マルチバース…。宇宙はあまりにも広大で、最新の理論や重力波望遠鏡による観察だけでは、そのすべてを見通すことはできない。そこに現れた救世主が「シミュレーション」だ。本書では、若き天才宇宙学者がビックバンから現在まで「ぶっとんだ宇宙の全体像」を提示する。「コンピュータシミュレーションで描かれる宇宙の詳細な歴史と科学者たちの奮闘。科学の魅力を伝える圧巻の一冊」野村泰紀(理論物理学者・UCバークレー教授)、「この世はシミュレーション?――コンピュータという箱の中に模擬宇宙を精密に創った研究者だからこそ語れる、生々しい最新宇宙観」橋本幸士(理論物理学者・京都大学教授)、「自称世界一のヲタク少年が語る全宇宙シミュレーション。綾なす銀河の網目から生命の起源までを司る、宇宙のダークな謎に迫るスリルあふれる物語」全卓樹(理論物理学者、『銀河の片隅で科学夜話』著者)と絶賛されている。本稿では、その内容の一部を特別に掲載する。
![【ブラックホールが銀河全体を破壊する?】天才宇宙学者が教える「超大質量ブラックホール」という怪物に「太陽系」が襲われる可能性](https://dol.ismcdn.jp/mwimgs/c/7/550/img_6dae88c42ad49cb2688f8908250a0b26294476.jpg)
ブラックホールは破壊の原動力
ブラックホールが銀河全体を破壊するというアイデアは、現実の宇宙で見られる、ブラックホールの力についての明確な証拠がなければ、空想的なものに思えるだろう。
新しいシミュレーションが提示した図式は、ブラックホールと銀河の関係を説明するのに役立つ。大きな銀河が大きなブラックホールを宿すことは、以前から観測されていた。
銀河が合体を繰り返して大きくなるにつれて、中心部のブラックホールも大きくなり、やがては星に対して非常に強力になり、銀河を攻撃することもある。
2000年代半ば、シミュレーションによって、ダーク・ハローと銀河の関係が、フィードバック・エネルギーによって決定されることが発見された。
今では銀河とその中のブラックホールのあいだにも同じような関係があることがわかってきた。
死にかけた銀河のガス
最近のシミュレーションでは、死にかけた銀河のガスは、一度に災厄に見舞われるのではなく、徐々に失われてゆくという、微妙な図式が描かれているが、ブラックホールは、依然として破壊の原動力とみなされている。 それにしても謎が多い。
たとえば、巨大なブラックホールはそもそもどこから来るのか?
本当に銀河の物語を理解したいのであれば、私たちは今、超大質量ブラックホールがどうやって誕生するのかを知る必要がある。
超新星爆発によって生じる比較的小さなブラックホールは、今日の超大質量サイズに充分早く成長することはできない。
現在のところ、私たちの銀河形成シミュレーションは、若い銀河の中心に超大質量ブラックホールを配置するようにプログラムされているが、そうすることの厳密な正当性はない。
現実には何が起きたのか?
最初の世代の星々が巨大で、おそらく私たちの太陽の1000倍以上の質量を持ち、それに対応する巨大なブラックホールを生成し、周囲を素早く食い尽くした、という可能性がある(現在最大の星は、それに比べれば羽毛のように軽いが、それでも太陽の100倍以上の重さがある)。
あるいは、宇宙初期に、ガス雲が核融合を起こすことなく、自らの重力で潰れる条件が整っていた可能性もある。その場合、星になる段階を迂回することになり、自然に巨大なブラックホールができる。
第三の可能性は、ブラックホールが、なぜか銀河のはるか以前からでき始めていたというものだ。今のところ、どの仮説が正しいかはわからない。
将来のシミュレーションが探究すべき謎である。
怪物に太陽系が襲われる可能性
正確なメカニズムが何であれ、ブラックホールが銀河に存在することは観測で明らかになっており、それゆえに、私たちもシミュレーションにブラックホールを取り入れる。
その自然な帰結として、二つの銀河が合体すると、一つだけでなく二つの超大質量ブラックホールができることになる。
私たちの銀河も含めて、ほとんどの銀河は、長い時間をかけて、複数のミニ銀河が次々と合体してできたものだ。
少なくともコスモロジストたちは、そう考える充分な根拠を持っている。
というわけで、私と共同研究者たちが完成させた最近のシミュレーションで、天の川銀河の中心に超大質量ブラックホールが一つではなく、十数個あったとしても、驚かないでほしい。
私たちのシミュレーション銀河にある十数個の超大質量ブラックホールのほとんどは、中心ではなく、はるか外側をうろついている。
ブラックホールが呑み込むガスが少ないため、あまり光らず、成長もしない。
だから、検出はきわめて困難な可能性が高い。
このような隠れた怪物が浮遊しているのは危険に思われるが、銀河はきわめて巨大なので、太陽系から数光年以内に怪物がやって来る可能性は非常に低い(私の見積もりでは太陽の一生のあいだで、約10億分の1の確率だ。不確定要素が多いので、正確な数字は計算できないが、とにかく、可能性はきわめて低い)。
実際、シミュレーションでは、このような「漂流型」の超大質量ブラックホールがもっとたくさん見つかってもいいはずだ。
しかし、漂流型の超大質量ブラックホールは、しばしば銀河の真ん中に迷い込み、そこに鎮座する中心ブラックホールと合体してしまうのだ。
(本原稿は、アンドリュー・ポンチェン著『THE UNIVERSE IN A BOX 箱の中の宇宙』〈竹内薫訳〉を編集、抜粋したものです)