宇宙史上最大規模のブラックホール衝突が観測された。英バーミンガム大学のグレゴリオ・カルーロ教授の研究チームは13日（現地時間）、米国、欧州、日本の主要な重力波検出器の名を冠した国際共同研究グループ「LIGO-Virgo-KAGRA（LVK）コラボレーション」が、重力波観測史上最大質量のブラックホール合体を観測したと発表した。
この研究結果は18日まで英国スコットランドのグラスゴーで開催される「第24回国際一般相対性理論と重力会議（GR24）」と「第16回エドアルド・アマルディ重力波会議」で発表される予定だ。研究に使用された較正データは後日、重力波オープンサイエンスセンター（GWOSC）を通じて公開される。
LVKは重力波の検出と分析のために協力する世界的な国際共同研究グループで、米国のレーザー干渉計重力波観測所（LIGO）、欧州の重力波検出器（Virgo）、日本の大型低温重力波望遠鏡（KAGRA）に参加する研究者で構成されている。
今回のブラックホール衝突は2023年11月23日、米ワシントン州とルイジアナ州のLIGOで同時に観測された。2つのブラックホールの衝突により時空がわずかに揺れ動き、発生した微細な重力波が地球に到達したのだ。研究チームは「2つのブラックホールが衝突後、1つのブラックホールに完全に合体する前に重力波が発生する『リングダウン（ringdown）』現象を捉えた」と説明している。
この衝突は地球から約100億光年（1光年は光が1年間に進む距離）離れた場所で発生した。衝突したブラックホールはそれぞれ太陽質量の137倍、103倍で、地球より40万倍速く回転していた。長い時間をかけて互いに引き寄せられ、最終的に衝突し、太陽の265倍の質量を持つブラックホールが誕生した。
今回の重力波検出は、これまでに記録された中で最大規模のブラックホール合体によるものだ。従来観測されたブラックホール衝突による重力波のほとんどは、太陽質量の30～80倍のブラックホール合体だった。今回は太陽質量の100倍を超える2つのブラックホールが衝突し、その結果、太陽質量の265倍という超巨大ブラックホールが形成された。
通常、太陽質量の100倍を超える星は、ブラックホールになる前に爆発する。LVKコラボレーションのメンバーであり、カーディフ大学の教授であるマーク・ハナム氏は「このような現象は以前にも観測されているが、今回が最も極端な例だ」と述べた。英ポーツマス大学のチャーリー・ホイ教授は「今回のブラックホールは、アインシュタインの一般相対性理論が許容する限界に近い非常に高速で回転しており、我々の理論的ツールの開発を促進する貴重な事例になるだろう」と語った。
物理学者たちは、今回合体したブラックホールが、過去に複数のブラックホールが合体した結果である可能性が高いと考えている。これにより、大質量で高速回転するブラックホールが形成される条件が整ったと説明されている。カルーロ教授は「この複雑な信号パターンとその意味を完全に解明するには数年を要するだろう」とし、「今後、非常に興味深い時代が展開されるだろう」と述べた。
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