爆発するブラックホールが宇宙の根源を解明する可能性(An Exploding Black Hole Could Reveal the Foundations of the Universe)

2025-09-09 マサチューセッツ大学アマースト校

マサチューセッツ大学アマースト校の研究者らは、初期宇宙で生まれた可能性のある「原始ブラックホール(primordial black hole:PBH)」が、将来“爆発”することを観測できる可能性に注目しています。これまで、ブラックホールが蒸発して最後に爆発するという理論はあるものの、その確率は非常に低く、100,000年に1回程度しか起きないと考えられてきました。ところが新しい研究では、PBH が“ダーク電荷”(hypothetical “dark electric charge”)を帯びていれば、蒸発過程が一時的に安定化し、その後爆発する可能性が高まると予測され、今後10年以内にその爆発を観測できる確率は 90% に達するというモデルを提案しています。もし実際に観測されれば、ホーキング放射(Hawking radiation)の直接証拠、PBH の存在、そして宇宙に存在するあらゆる素粒子のカタログ化(既知・未知含む)が可能になるかもしれません。研究者らは、現在の地上および宇宙望遠鏡群がこのような現象を検出する能力を備えており、準備を進めるべきだと述べています。

爆発するブラックホールが宇宙の根源を解明する可能性(An Exploding Black Hole Could Reveal the Foundations of the Universe)
This artist’s concept takes a fanciful approach to imagining small primordial black holes. In reality, such tiny black holes would have a difficult time forming the accretion disks that make them visible here. Credit (also for top image): NASA’s Goddard Space Flight Center

<関連情報>

近い将来、爆発するブラックホールを観測できるのか? Could We Observe an Exploding Black Hole in the Near Future?

Michael J. Baker, Joaquim Iguaz Juan, Aidan Symons, and Andrea Thamm
Physical Review Letters  Published: 10 September, 2025
DOI: https://doi.org/10.1103/nwgd-g3zl

Abstract

Observation of gamma rays from an exploding black hole would provide strong evidence for primordial black holes, the first direct evidence of Hawking radiation, and definitive information on the particles present in nature. However, indirect constraints suggest that direct observation of an exploding Schwarzschild black hole at current or upcoming gamma ray observatories is implausible. We introduce a dark-QED toy model consisting of a dark photon and a heavy dark electron. In this scenario a population of light primordial black holes charged under the dark (1) symmetry can become quasiextremal, so they survive much longer than if they were uncharged, before discharging and exhibiting a Schwarzschild-like final explosion. We show that the answer is “yes,” in this scenario the probability of observing an exploding black hole over the next 10 years could potentially be over 90%.

1701物理及び化学
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