ブラックホールは許される質量を超えて見えているのか?(Black holes heavier than allowed?)

2026-08-27 マックス・プランク研究所

マックス・プランク重力物理学研究所(アルベルト・アインシュタイン研究所)の研究チームは、2023年11月23日にLIGOが検出した重力波「GW231123」について、合体したブラックホールが実際より重く見えている可能性を示した。従来の解析では、ブラックホールの質量は太陽の約100倍と140倍で、通常の恒星進化では形成が難しいと考えられていた。研究チームは、重力レンズ効果によって重力波が増幅・回折され、質量やスピンが過大評価された可能性を検討した。その結果、太陽質量の約190~850倍のコンパクト天体、または球状星団のような構造がレンズとなれば観測結果を説明でき、実際の合計質量は約230倍ではなく約140倍となる可能性がある。現時点では重力レンズ効果の確証はないが、将来の重力波観測により、レンズ天体や暗黒物質構造を探る新しい手法につながる可能性がある。

ブラックホールは許される質量を超えて見えているのか?(Black holes heavier than allowed?)
A closer look at the gravitational-wave event GW231123. © Simulation: I. Markin (University of Potsdam), H. Pfeiffer (Max Planck Institute for Gravitational Physics), T. Dietrich (University of Potsdam and Max Planck Institute for Gravitational Physics); Collage: M. Zumalacárregui (Max Planck Institute for Gravitational Physics)

<関連情報>

宇宙の彼方から:拡大・回折されたブラックホール合体としてのGW231123 Across the Universe: GW231123 as a Magnified and Diffracted Black Hole Merger

Srashti Goyal, Hector Villarrubia-Rojo, and Miguel Zumalacárregui
The Astrophysical Journal  Published: 2026 August 25
DOI:10.3847/2041-8213/ae93b1

Abstract

GW231123 is the most massive binary black hole merger observed to date by the LIGO–Virgo–KAGRA detectors, with a reported total mass of 190–265 M(90% confidence level, c.l.). Such a high observed mass can result from the combined effects of cosmological redshift and gravitational magnification if the source is gravitationally lensed. In addition, compact objects such as stellar remnants can induce wave-optics diffraction, imprinting characteristic distortions on the signal. We present a multiscale lensing analysis of GW231123 that incorporates diffraction by a compact microlens embedded in an external gravitational potential. The data favor a lensed interpretation with a conservative false-alarm probability of ≲1%. The inferred total source mass shifts to 100–180 M, reducing the need for extreme spins and tensions between waveform models. We reconstruct both source and lens parameters, including the microlens mass (190–850 M), its projected offset, and the amplitude and orientation of the external potential. Assuming a galaxy-scale macrolens modeled as a singular isothermal sphere, we infer external magnification that places the source at redshift z ∼ 0.7–2 and predicts a ∼55% probability of forming an additional detectable image. This analysis demonstrates how current gravitational-wave observations probe the wave-optics lensing regime, enabling joint inference of compact lenses and macroscopic gravitational potentials, including bounds on compact dark matter. Continued searches for additional macroimages and diffraction by stellar fields will further test GW231123 as a lensed event candidate.

1701物理及び化学
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