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ワームホールの謎 ~多くの可能性を秘めた現象~

ワームホールの謎 ~多くの可能性を秘めた現象~科学
ワームホールの謎 ~多くの可能性を秘めた現象~

 

1915年にアインシュタインが発表した一般相対性理論特殊相対性理論で発見された時空の世界と重力の関係を捉えた理論として、宇宙全体を探究するのに必要不可欠なものとなりました。

しかし、一般相対性理論の発表から100年以上経った今でも、宇宙の謎がすべて解明されたわけではありません。

今なお解明されていない謎の一つが、時空のある一点と別の離れた一点直結する「ワームホール」という物理現象です今回は、「ワームホール」の謎について紹介します。

 

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「ワームホール」の概念

「ワームホール」という概念は、ドイツの数学者ヘルマン・ワイルが1928年に電磁場の質量解析研究中に発案したものでした。

その後、アインシュタインとネイサン・ローゼン時空のある一点と別の離れた一点を直結する時空構造モデルを発表し、アインシュタインローゼン橋と呼ばれました。

これに触発されたジョン・アーチボルト・ホイラーが1957年空間上の離れた2点をつなぐ3次元のチューブ状のものとして視覚化し「ワームホール」と命名したのです。

通過可能な「ワームホール」

チューブ状「ワームホール」であば、通過することが可能かもしれません。

しかし、通過可能な「ワームホール」が存在するには、重力で閉じてしまわないように時空を広げる「負のエネルギーをもつ物質が必要となるそうです。

この「負のエネルギー」というものも仮説の存在のように思えますが、少量であれば既に作り出すことに成功しているそうです

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「ワームホール」の存在を証明する方法

しかし、「ワームホール」の存在 あくまで数式上での可能性だけであり、実際には確認されていません。もし、本当に存在するのであれば、それをどのように証明すればいいのでしょうか?

ある研究によれば「ワームホール」に入ろうとしている物質「ワームホール」から出てきた物質衝突する際にガンマ線が発生すると考えられ、れが観測できれば「ワームホール」の存在証明することができると言います

「ワームホール」が存在する場所

また同研究では、「ワームホール」が存在する場所として銀河の中心可能性を示しています。

銀河の中心にある「ワームホール」、通過が可能だと考えられるのですが、活動銀河に近いため、超高温すべてが焼き尽くされてしまうと考えられます。

なお「ワームホール」が存在する場所が銀河の中心あるというは、新しい仮説という訳ではありません。

実際、天の川銀河の中心にある星々の軌道が重力の影響を受けていることが判明したことで、そこに超大質量ブラックホール存在が明らかになったのです。

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「ワームホール」が重力を発生させている

アメリカと中国との研究グループは、「ワームホール」が重力を発生させている可能性についても述べています

ブラックホールと異なり「ワームホール」はその反対側に重力を発生させていて、それが銀河中心付近にある星々に与える微かな影響を検出できれば、それも「ワームホール」存在を証明することができると考えられます

一般相対性理論の「ワームホール」と量子力学の「量子もつれ」

重力の理論であり時空の理論でもある一般相対性理論から導き出される「ワームホール」素粒子の理論のベースとなる量子力学から導き出される「量子もつれ」いう二つの物理現象は、実は等価であるという仮説が提唱されています。

また、量子レベルでつながった二つのブラックホールが、光が通過可能な「ワームホール」として機能すること指摘されてい「ワームホール」を通過することはブラックホールを利用した量子テレポーテーションに相当するそうです。

このように一般相対性理論から導き出される「ワームホール」は量子力学も関連していて、量子と重力の深いつながりも示唆していることから量子力学の理論と時空の理論を統合した「量子重力理論」の発展に貢献するとみられています。

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「ワームホール」を使った移動は可能なのか

あまりにも広大宇宙人間の時間軸で移動しようと考えた時、何か特別な方法で移動しなければ膨大な時間がかかってしまいます。

そこで、時空のある一点と別の離れた一点を直結する「ワームホール」を通過できれば光速を超える速度で宇宙のはるか彼方にまで瞬時にワープできると考えられています

一方で、SFに描かれているような瞬間的な銀河間移動の手段として使用できるほど実用的ではないという考えもあるようです。

「ワームホール」の入り口は超大質量ブラックホール

数式によって理論上では、その存在が予測されている「ワームホール」ですが、未だ発見に至っていないので、あくまでも仮説として考えられています。

しかし2006年に、「活動銀河核が「ワームホール」の入り口ある」という説が提唱されました

活動銀河とは、銀河の中心付近1%程度の領域から大半のエネルギーを放出する銀河で、そのエネルギーを放出している中心領域活動銀河核と呼んでいます

活動銀河核が膨大なエネルギーを放出している理由は、そこに超大質量ブラックホールが存在しているからだと言われています。

そして、ロシア・プルコヴォ天文台超大質量ブラックホールが「ワームホール」の入り口なのか否か確認する方法発表したのです

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「ワームホール」が放出する超高エネルギー

もし超大質量ブラックホールが、別の時空につながっている「ワームホール」の入り口であると仮定すると、つながっている時空の方向から物質が吸い込まれ「ワームホール」内部で衝突すると10兆度にも達する膨大なエネルギーが生成され、強力なガンマ線が発生すると予想されます。

研究者らは、「ワームホール」から放出される強力なガンマ線特有スペクトルを検出することで「ワームホール」存在することの証拠にしようと考えているようです。

「ワームホール」でワープすることの実現可能性

研究や観測が続けられている「ワームホール」ですが、もし本当にその存在が確認されたとしても、果たして「ワームホール」を通過して宇宙の別の場所ワープして移動することは実現可能なのでしょうか?

現実的な視点から考えると、二つの大きな障害があります。障害の一つ目は、私たちが暮らしている天の川銀河から最も近い活動銀河核でも、数百万光年離れた所に存在しているということです

仮に「ワームホール」の通過が可能だったとしても、光速で数百万年もかかるとなると、生身の人間の時間軸では、まず生きて到達することは不可能です。

障害の二つ目は、万が一「ワームホール」の向こう側に辿り着けたとしても、10兆度にも達する想像を超えた強烈なエネルギーを生成するようなプラズマの爆発が生じている内部は、そもそも人間などが立ち入ることが可能なのか、立ち入ったとして私たちの身の安全は確保できる場所なのかということが挙げられます。

こうした障害を考慮すれば、まずは望遠鏡を通じて宇宙の観測を楽しむことを選択「ワームホール」の存在が確認されることを待つことにした方が良いでしょう。

 

いかがでしたか?
段階は、「ワームホール」は仮説上の存在であり、現実に観測されたことはなく、その実態を調査する段階には至っていませんしかし、ここ最近の研究によれば、間もなく「ワームホール」発見されるだろうと言われています実際に「ワームホール」が観測され、調査されることでこの分野の研究が一層発展し、やがて一般相対性理論量子力学との統一現実となる日も近いかもしれません。

参考 : theconversation, vice,など

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