宇宙論、ブラックホール、ダークマター、ホーキング放射、相対論

ブラックホール、ダークマター、ホーキング放射、相対論 etc etc

最強級の宇宙線「アマテラス粒子」を観測 未知の天体・現象由来か

2023-11-25 00:28:34 | 日記

: https://archive.md/IVuP1 :

『宇宙の謎を解く光となるか――。大阪公立大などの研究チームは米ユタ州での国際共同実験で、2008年の実験開始以降、最も強い宇宙線を観測し、「アマテラス(天照)粒子」と命名した。宇宙線の発生源は不明で、光では見えない未知の天体や、宇宙を満たす暗黒物質(ダークマター)の崩壊など、これまで知られていなかった新たな物理現象に由来する可能性があるとしている。成果は24日、米科学誌サイエンスに掲載された。

【写真特集】砂漠に507台…「アマテラス粒子」を観測した機器

 実験は8カ国が参加して高エネルギーの宇宙線を観測する計画「テレスコープアレイ」。宇宙線は宇宙空間を高速で飛び回る電荷を帯びた陽子や原子核で、地球にも一部が降り注いでいる。今回は21年5月27日、一つの粒子で244エクサ電子ボルト(1エクサは100京)という非常に高いエネルギーの宇宙線の検出に成功した。

 高エネルギーの宇宙線の発生源としては、活動的な銀河の中心にある超巨大ブラックホールや、超新星爆発などが候補とされる。ところが、今回の宇宙線が飛来した方向は候補となる天体が無い「空洞」の領域で、発生源は特定できなかった。

 大阪公立大などのチームは現地時間の明け方に検出されたことや、宇宙線の起源の解明に向けた道しるべとなることを期待し、日本の神話で太陽神的性格を持つ天照大神(あまてらすおおみかみ)にちなんで「アマテラス粒子」と名付けた。高エネルギーの宇宙線を巡っては1991年に米国で観測された320エクサ電子ボルトの「オーマイゴッド粒子」が知られるが、こちらも発生源は分かっていない。

 発見者の藤井俊博・同大准教授は「かつてないエネルギーの値で、最初は何かの間違いだと思った。これから観測を強化して発生源を特定していきたい」と話す。

 テレスコープアレイは米ユタ州の砂漠約700平方キロに507台の観測機器を並べ、地球の大気に突入した宇宙線の粒子が生成する粒子群を検出。1粒子で100エクサ電子ボルトを超える「最高エネルギー宇宙線」と呼ばれる宇宙線を狙って常時観測している。』

↑↑↑原始BHの最後の瞬間をとらえたのかも

↓↓↓検出器

: https://archive.md/AwFOh :

外観は大したことがない様なものに見える。

太陽光で発電し、電波でネットにつなげてる。

検出のイメージイラスト: https://archive.md/BVJwD :

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天文学者が1991年以来最大エネルギーの宇宙線「アマテラス粒子」を検出

: https://archive.md/mA2Jo :

『宇宙線は荷電粒子であるため宇宙磁場で曲げられてしまいますが、非常にエネルギーの高い宇宙線の場合、磁場では曲げられにくいため、到来方向が発生源を指し示す「次世代天文学」となることが期待されています。観測史上最大エネルギーを持つ宇宙線は、1991年にアメリカ・ユタ州にあるダグウェイ実験場で観測された「オーマイゴッド粒子」で、そのエネルギー量は320エクサ電子ボルトにもおよぶと推定されました。

このオーマイゴッド粒子の観測以来最も高エネルギーである「244エクサ電子ボルト」を記録する宇宙線が、アメリカのユタ州で稼働中の高エネルギー宇宙線観測実験・テレスコープアレイ実験で観測されました。大阪公立大学などの研究チームは、宇宙線が明け方に観測されたことや、宇宙線の起源解明に向けた道しるべとなる期待などから、今回観測した宇宙線を日本神話になぞらえて「アマテラス粒子」と名付けました。

テレスコープアレイ実験は2008年から15年以上にわたり行われていますが、その観測史上最も高いエネルギーの宇宙線が今回報告されたアマテラス粒子です。アマテラス粒子が観測されたのは現地時間の2021年5月27日4時35分56秒。テレスコープアレイ実験で使用されている検出器はそれぞれ1.2km以上離して設置されていますが、合計23台の検出器がマイクロ秒の時間差を持ってほぼ同時に連続的にアマテラス粒子を検出しています。』

『これだけ莫大(ばくだい)なエネルギーを持った宇宙線は、宇宙最大の爆発現象であるガンマ線バーストや、活動銀河核中心の超巨大ブラックホール、もしくはそこから吹き出すジェット、宇宙最強の磁場を持つ強磁場中性子星(マグネター)といった宇宙における極限物理現象を起源に持つと予想されていますが、正確な発生源はこれまでの研究では明らかになっていません。』

↑↑↑「PBHがホーキング放射を出した」などとは誰も考えてはいない模様ww

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「ケタ外れな超高エネルギー宇宙線の「アマテラス粒子」、新物理理論の可能性を示す」: https://archive.md/RfEMp :

『・・・今回の宇宙線は、銀河系に隣接する宇宙の空洞領域(ボイド)の方向からやって来ているように思われるが、明確な発生源は存在しない。論文の共同執筆者で、ユタ大学のTA共同広報担当のジョン・マシューズは「これらが空のどこから来ているかを指し示すことができるはずだ」と指摘する。「だが、オーマイゴッド粒子や今回の新粒子の場合、発生源の方向に軌跡をたどっても、それらを生成するほど高いエネルギーを持つものは何もない。これは謎だ。いったい何が起きているのだろうか」

天体物理学者らは今、アマテラス粒子がどこからやって来たかと、粒子の正体が何かを説明しなければならない状況に置かれている。「宇宙線が飛来した方向に合致する有力候補の天体は特定されていない。これは、未知の天体現象や、標準理論を超えた新規の物理的起源の可能性を示唆している」と藤井准教授は述べている。

欧州原子核研究機構(CERN)によると、標準理論は、4種類の基本的な力に支配される、物質の基本構成要素がどのように相互作用するかを説明している。CERNは、世界で最大規模で最も出力が高い粒子加速器「大型ハドロン衝突型加速器(LHC)」を備えている。だが宇宙線は、地球上で作り出せるどんな高エネルギー粒子よりも100万倍高いエネルギーを持っているという。

論文の共同執筆者で、ユタ大教授のジョン・ベルツは「これらの宇宙線は、空のまったく異なる場所からやって来ているように思われる。謎の発生源は1つではないようだ」と指摘する。「それは、時空構造の欠陥である宇宙ひもの衝突かもしれない。これはつまり、人々が考え出している奇抜なアイデアを思いつきで挙げてみているだけだ。従来の方法による説明はできないのだから」


「オーマイゴッド」粒子
観測史上最高エネルギーの粒子が検出されたのは、史上2番目のアマテラス粒子検出に先立つ32年前のことだ。ユタ大学のフライズ・アイ(蝿の目)実験で検出され「オーマイゴッド」と命名されたこの粒子は、宇宙線として理論的に可能な値を超えるエネルギーを持っていた。

銀河系内にはこの粒子を生成できるエネルギーを持つ天体は存在しないため、天体物理学者らは当惑した。それ以後数十年間で、超高エネルギーの宇宙線が30個検出されているが、オーマイゴッドのエネルギーに迫ったのはアマテラスが初めてだ。オーマイゴッドのエネルギーは推定320エクサ電子ボルト(3.20×10の20乗eV)だった一方、アマテラスは244エクサ電子ボルト(2.44×10の20乗eV)だった。

科学者らは今後、より多くの超高エネルギー宇宙線を捕捉できるかどうかを確かめるために、ユタのテレスコープアレイ(TA)の性能を向上させる予定だ。』

オーマイゴッドのエネルギーは推定320エクサ電子ボルト(3.20×10の20乗eV)

↑↑↑たかだか51J(ジュール)

アマテラスは244エクサ電子ボルト(2.44×10の20乗eV)

↑↑↑たかだか39J(ジュール)

んなもの、PBHが最後に出すホーキング放射のエネルギーに比べりゃ「カスみたいなもの」ww

・・・という事は「オーマイゴッドとアマテラスはPBHの存在証明になっている」という事になる。

そうして『「宇宙線が飛来した方向に合致する有力候補の天体は特定されていない。これは、未知の天体現象や、標準理論を超えた新規の物理的起源の可能性を示唆している」と藤井准教授は述べている。』と言うようなのが「通説の立場」だとすると「物理屋さんたちはホーキング放射をディスクリートに、仮想粒子一個がBHに飛び込んで、その相方の仮想粒子がホーキング放射になる」というストーリーで「一粒のホーキング放射がどれほどのエネルギーを持ちうるのか、計算した事が無い」という事を示しているのです。

 

ダークマター・ホーキングさんが考えたこと 一覧

https://archive.md/pGMO7

 

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ブラックホール「いて座A*」は理論上の最高に近い速度で自転していることが判明

2023-11-22 05:24:33 | 日記

https://archive.md/bQFSE

『ペンシルベニア州立大学のRuth A. Daly氏などの研究チームは、天の川銀河中心部に存在する超大質量ブラックホール「いて座A*(いてざエースター)」のX線および電波の観測データを分析し、自転速度を表す回転パラメーターを0.90±0.06と算出しました。これはブラックホールの理論的な自転速度の上限にほぼ近い値です。

・・・

一般相対性理論を自転するブラックホールについて解くと、ある速度より速く自転するブラックホールは、事象の地平面が消えてしまいます。ブラックホールは事象の地平面より内側に存在する時空であるため、事象の地平面が消えてしまう条件ではブラックホールは存在できなくなると考えられています (※) 。これはa_*という記号で表される「回転パラメーター」という数値で表され、全く自転しないブラックホールは回転パラメーター0である一方、事象の地平面が消えてしまう限界値では回転パラメーターは1となります。つまり存在可能なブラックホールは、回転パラメーターが0から1の間に収まります。

見つかっている多くのブラックホールは回転パラメーターが1に近い高速で自転をしていますが、これは太陽の数倍程度の質量を持つ「恒星質量ブラックホール」での話です。多くの銀河の中心部に存在する「超大質量ブラックホール(超巨大ブラックホール)」の回転パラメーターは多くの場合で未知です。

Daly氏などの研究チームは、天の川銀河の中心部に存在する超大質量ブラックホールである「いて座A*」の回転パラメーターの算出を試みました。ブラックホールそのものの自転を直接観測することはできないため、ブラックホールの周りを取り巻く物質である降着円盤からの放射を観測することで、いて座A*の回転パラメーターを算出します。
Daly氏らは、いて座A*に関するX線と電波での観測結果から、それぞれの降着円盤の回転速度を推定し、その値からいて座A*の回転パラメーターを算出しました。その結果、回転パラメーターは0.90±0.06という値となりました。これは1に非常に近く、いて座A*は理論的な限界に近い速度で自転していることを示しています。

超大質量ブラックホールの回転パラメーターが分かると、どのようなことが分かるのでしょうか?例えば過去の研究では、いて座A*の回転パラメーターは0.44というかなり小さな値が推定されたことがありました。一方で、超大質量ブラックホールは周りの物質を吸い込んで自転速度を上げる傾向にある、つまり回転パラメーターが上昇する傾向にあると考えられているため、これは矛盾します。しかし今回の研究では、0.44と推定した研究とは研究手法が異なるものの、より矛盾の少ない結果が得られています。
また、ブラックホール周辺の環境は、自転している場合と自転していない場合とでは大きく異なります。ブラックホールの自転は降着円盤からの放射などに影響し、ひいては銀河の進化など、より大きな範囲に影響を与えます。いて座A*が大きな回転パラメーターを持つことは、超大質量ブラックホールを持つと考えられる多くの銀河の環境や進化を考える上でも影響するかもしれません。』

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「銀河系中心部のブラックホールは高速回転、周囲の時空を引きずる 新研究」: https://archive.md/LstWp :

『・・・英王立天文学会月報に10月21日発表された研究結果によると、研究チームは「アウトフロー法」と呼ばれる手法を活用して「いて座A*」の自転速度を算出。アウトフロー法では、ブラックホールの周囲の物質やガス(降着円盤とも呼ばれる)に見られる電波やX線の放射を観測する。


この結果、研究チームはブラックホールが回転していて、「レンズ・サーリング効果」を引き起こしていることを確認した。10年あまり前にアウトフロー法を設計したペンシルベニア州立大のルース・デイリー教授によると、レンズ・サーリング効果は「慣性系の引きずり」とも呼ばれ、ブラックホールの回転で時空が引きずられる際に発生する。


デイリー氏はアウトフロー法を考案して以降、さまざまなブラックホールの回転の研究に取り組み、2019年には750を超える超大質量ブラックホールを調査した論文を執筆した。


「この回転により、いて座A*は周囲の時空の形を大きく変化させる」とデイリー氏。「私たちは全ての空間次元が同等な世界の中で考え、生活することに慣れている。天井までの距離、壁までの距離、床までの距離はどれも直線的で、どれか一つが他に比べて完全につぶれるようなことはない」


「しかし、高速で自転するブラックホールが存在する場合、周囲の時空は対称ではなくなる。回転するブラックホールが周囲の時空を引きずって、つぶしてしまい、言ってみればアメリカンフットボールの球のように見える」(デイリー氏)
時空の変化について心配する必要は全くないが、この現象を解明すれば天文学者にとって非常に有益になりうると、デイリー氏は指摘する。


「銀河の形成や進化におけるブラックホールの役割を理解する素晴らしいツールになる」「ブラックホールが回転するダイナミックな実体で、周囲の銀河に影響を与えることがあるという事実にはとても興奮するし、大変興味深い」(デイリー氏)
研究ではブラックホールの回転に0~1の値を与えた。0はブラックホールが全く回転していない状態を意味し、1は最大値となる。デイリー氏によると、これまでは「いて座A*」の回転値について一致した見解がなかった。


アウトフロー法を使った結果、いて座A*のスピン角運動量の値は0.84~0.96であることが判明したという。』

 

ダークマター・ホーキングさんが考えたこと 一覧

 

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ダークマター探索の新たな実験開始…サウスダコタ州の地下にある最大の検出器で相互作用を監視

2023-09-26 14:38:08 | 日記

Jul. 18, 2022, 03:00 PM | サイエンス

https://archive.md/5Yj65

『・・・この実験は「LUX-ZEPLIN(LZ)」と呼ばれている。10トンの純度が高い液体キセノンが入った槽に取り付けられた検出器を用いて、ダークマターがキセノンの原子核に衝突したときに生じる極めて微弱なエネルギーの閃光を捉えようとするものだ。研究者らは新たな素粒子を探索する準備が整ったと2022年7月7日に述べている。
250人の科学者から成るLZチームの広報を担当するヒュー・リッピンコット(Hugh Lippincott)は、「今もダークマターは、素粒子物理学における最大の謎の1つだ」とライブ配信されたプレゼンテーションで述べている。

8年間の準備期間の後、LZ検出器のテスト運転を63日かけて行ったところ、期待通りに動作したと研究者らは述べている。テスト結果は7月7日にウェブサイトで公開された。

今年の夏の終わりか秋の初めごろに開始する最大1000日間の実験を行うための準備が現在進められている。2023年頃には最初の結果が得られるだろう。観測は最長で5年間続く可能性がある。


ダークマターを探すために液体キセノンを利用した装置はこれまでにもあったが、LZ検出器は最も大きく、感度も最もよいものだ。新たなデータによってダークマターの質量の範囲が絞り込まれ、探索する質量が小さくなったが、それでも十分な感度を有している。

もし新たな粒子が発見されれば、1970年代以来、我々の宇宙に対する理解を規定してきた「標準模型」を超える、より精密な新しい物理学につながる可能性がある。ダークマターが発見されれば、我々の宇宙に対する最も基本的な理解に革命が起こるだろう。
「誰もが『標準模型を超える物理』的な何らかの証拠を見つけようとしている。その最も確かな証拠となるのがダークマターだろう」とプロジェクトの物理学コーディネーターであるアーロン・マナレイセイ(Aaron Manalaysay)はInsiderに語っている。
「しかしそれが何であるのか、本当に分かっていない」

弱相互作用質量粒子(WIMP)は、ダークマターの候補とされる理論上の素粒子で、「弱い相互作用」だけに関与し、ごくまれに目に見える物質の素粒子と衝突することがあると考えられている。これは有力な理論とされているが、WIMPはまだ検出されたことがない。LZプロジェクトでは主にこれを探そうとしている。


ただし、WIMPが空間を突き進んだとしても、相互作用が発生することはまれで、何かと衝突するのは、1000万光年の厚さの鉛にWIMPを打ち込んだとしても1回程度だと、リッピンコットは述べている。


それでもWIMPがもし存在するのであれば、それらの多くは常に我々を通り抜けているだろう。10トンの液体キセノンを入れた槽の中では、定期的にキセノンの原子核と衝突するはずだ。この実験では、WIMPのかすかで捉えにくい信号がバックグラウンド(ダークマター以外の事象)に埋もれてしまわないように、ノイズを徹底的に排除する必要がある。

「我々の仕事は、素粒子の観点から極めてクリーンで静かな物質の塊を用意し、その中で素粒子の相互作用があったときにそれを検出できるような装置を作ることだ」とマナレイセイは言う。

そのためLZ検出器は、地下約1.6キロの地点にある古い金鉱を利用したサンフォード地下研究施設に設置された。ここではバックグラウンドのノイズが発生しにくい。さらに静かな環境にするために、キセノンは2つのチタン製タンクの中に入っている。

LZのダークマター探索は消去方式だ。ほとんどのセンサーは、既知の粒子間相互作用に一致する信号を識別するように設計されている。これらがダークマターでないことは明らかだ。


「ダークマター探索の分野で最も重要なことは、大きな検出器を使って、バックグラウンドの信号をできるだけ少なくすること」とマナレイセイは言う。

LZ検出器は、これまでで最大の液体キセノンタンクを備え、ノイズも少ない場所にあるため、世界で最も感度がよいとされている。

中国では「パンダX」と呼ばれる4トンのキセノンを用いた実験が行われ、2021年12月に最初の結果が発表された。

イタリアで行われた「XENON1T」と呼ばれる同様の実験では、予想外の過剰な電子散乱事象が検出されていたことが、2020年に発表された。

いずれの実験結果でもダークマターが検出されたようには見えないが、別の新しい素粒子の存在を示している可能性がある。

LZ検出器のテスト運転から得られたデータによって、これらの事象が何であるのかの手がかりが得られるだろうとマナレイセイは言う。

XENON1T、LZチーム、そしてヨーロッパのダークマター研究者グループDARWINは、何百人もの科学者から成る巨大なコンソーシアムを形成している。

いずれは大規模なダークマター実験を共同で行う予定だ。

それについてリッピンコットは「すべてを支配するもうひとつのキセノン実験」と言い表しているが、そのスケジュールは今のところ決まっていない。』

この『大規模なダークマター実験を共同で行う』が終わらないとパラダイムシフト=CDMは素粒子ではない が起こらないのでしょうか?

 

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見えぬ触れぬ暗黒物質、すばる望遠鏡が挑む 星100万個を一網打尽

2023-08-08 12:05:16 | 日記

https://archive.md/L8vlM

『・・・現在、組み立てが進んでいる観測装置は「超広視野多天体分光器(PFS)」。プリズムを使って光を七色に分けるように、天体からの光を波長ごとに調べる「分光」という手法で、星の動きや銀河までの距離などを詳しく測ることができる。

 これまでは天体を一度に数十ずつまでしか分光観測できないことが多かったが、PFSは一度に2千を超える天体を分光観測できる。単純な比較は難しいが、従来の100倍ほどの効率で観測できる世界に例を見ないシステムになりそうだ。

 大きな目的の一つは、宇宙の4分の1を占めるにもかかわらず、正体が不明な暗黒物質の分布を知ることだ。銀河にある星は、暗黒物質の重力に引かれて軌道が変化している。そのズレを一つひとつ調べることで、暗黒物質がどこにどれだけあるかを探れるという。

 PFSは来年から5~6年で計360夜の観測時間を使い、地球や太陽がある天の川銀河と、隣のアンドロメダ銀河で計100万個の星を分光観測する計画だ。

 星や銀河は、暗黒物質の重力がなければ集まりきることができず、これほどたくさん生まれなかったとされている。暗黒物質の分布を調べることで、星や銀河がどうやって生まれ、増えていったのかという過程が解き明かせそうだ。

 このほか、極めて遠くにある300万の銀河までの距離を測り、宇宙がどう膨張してきたかも調べる。これからも宇宙は広がり続けるのか、それとも膨張速度が速くなり過ぎて分子や原子までもがバラバラになる終わり方をするのかを突き止められる可能性がある。

 東京大カブリ数物連携宇宙研究機構の村山斉・特別教授は「すばる望遠鏡の広い視野とPFSの桁違いの分光能力により、宇宙の成り立ちと終わりの謎を解き明かせるかも知れない」と話している。』

ようやく完成の模様。村山さん、おつかれ。

 

 

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スペースX、ESAのユークリッド宇宙望遠鏡の打ち上げに成功 暗黒物質の謎に迫る

2023-07-02 16:15:46 | 日記

https://archive.md/wW1jk

『スペースXは日本時間2023年7月2日に、「ファルコン9」ロケットの打ち上げを実施しました。搭載されていた欧州宇宙機関(ESA)の「ユークリッド宇宙望遠鏡」は無事に軌道へ投入されたことが、同社のSNSや公式サイトにて報告されています。

打ち上げに関する情報は以下の通りです。

ロケット:ファルコン9 ブロック5
打ち上げ日時:日本時間 2023年7月2日0時12分【成功】
発射場:ケープカナベラル宇宙軍基地(アメリカ)
ペイロード:ユークリッド宇宙望遠鏡

ESAの「ユークリッド(Euclid)宇宙望遠鏡」は、暗黒エネルギー(ダークエネルギー)や暗黒物質(ダークマター)の謎に迫ることを目的に開発された宇宙望遠鏡で、波長550~900nmをカバーする「可視光観測装置(VIS)」と、波長900~2000nmをカバーする「近赤外線分光光度計(NISP)」が搭載されています。

全天の3分の1の範囲・100億光年先までに存在する数十億もの銀河の形状・位置・速度を観測し、宇宙の正確な3Dマップを作成するユークリッドのミッションを通して、暗黒エネルギーおよび暗黒物質の性質と“宇宙の大規模構造”の形成における役割、宇宙の膨張は時間の経過とともにどのように変化してきたのか、といった謎の解明に研究者は挑むことになります。』

↑↑↑

すごいな これ

↓↓↓

打ち上げの動画

↓↓

https://sorae.info/ssn/20230702-esa-euclid.html

↑↑

スペースX すごいわ

地球に着陸するのが感動的ww

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暗黒エネルギー解明へ出発 ユークリッド宇宙望遠鏡

https://archive.md/oaaNW

『欧州宇宙機関(ESA)は1日、新開発の宇宙望遠鏡「ユークリッド」を米フロリダ州のケープカナベラル宇宙軍基地から打ち上げた。100億光年先まで広がる最大20億個の銀河の地図を作り、物理学の最大の謎といわれる「暗黒エネルギー」の性質に迫るのが目的だ。

 宇宙は138億年前の誕生から膨張を続けてきた。その勢いは物が引き合う重力の影響で次第に緩やかになるはずだが、なぜか数十億年前から加速している。その原因は、重力とは逆に物を反発させ合う暗黒エネルギー。

このエネルギーは宇宙の70%を構成する。他の25%は光を吸収も反射もしない正体不明の暗黒物質、星々を構成する原子など通常の物質は5%だけだ。

 ユークリッドは高さ4.7メートル、幅3.7メートルで重さ2トン。銀河の位置や形を見る可視光カメラと、距離を知るための赤外線観測装置を搭載する。

暗黒物質があると重力によって背後の銀河がゆがんで見える現象を観測し、銀河だけでなく暗黒物質の分布も調べる。

こうして精密な立体地図ができれば、宇宙の構造ができる過程に暗黒エネルギーがどう関与したかが分かってくる可能性がある。』

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