ビッグピクチャー：シミュレーションによるブラックホールの衝突が天の川銀河を切り裂く [アニメーション]

ブラックホールは、重力波の力だけで光を閉じ込める超大質量の崩壊した星だけではありません。モデル化が非常に難しい物体でもあります。特に、他のブラックホールと相互作用する場合はそうです。最近の研究によるこの画像は、2 つのブラックホールが互いに衝突しそうになったときの様子を第一印象としてよく表しています。写真に写っているのは 2 つの物体だけですが、その質量によって周囲の星の明かりが奇妙な形で曲げられ、複数の球体があるような印象を与えます。

小惑星、彗星、惑星の世界では、衝突は極めて古典的な物理モデル、つまりアイザック・ニュートンが宇宙で物事が加速したり、減速したり、互いに引っ張ったり、その他の動作を記述するために開拓した一連の規則に従っています。このシステムは、たとえば彗星に接近する着陸船や地球に衝突する小惑星をモデル化する上で、今でもかなり正確です。しかし、アインシュタインは、ニュータウン物理学はせいぜい宇宙の超大規模力学の大まかな近似に過ぎないことを示しました。

ブラックホールは時空を曲げ、宇宙の構造に波紋を送ります。2 つのブラックホールが近づくと、光速のかなりの割合で互いによろめき合い、その過程で時空がぼろぼろに歪んでいきます。この効果は、揺れるお化け屋敷の鏡に星空を反射させたときに見えるものに少し似ています。科学者がこれをモデル化しようとすると、「彼らの方程式は失敗に終わりました」と物理学者のマシュー・デュエズ氏はポピュラーサイエンス誌に語っています。

極限時空シミュレーション（SXS）プロジェクトの研究者であるデュエズ氏は、何十年もの間、科学者が宇宙について理解してきたことは、ブラックホールの合体のモデル化には十分ではなかったと語る。彼らは時空の歪みを支配するアインシュタインの場の方程式を「進化」させる必要があった。

モデルは時間とともに徐々に改善され、SXS チームは二重ブラックホール衝突が肉眼でどのように見えるかをシミュレートできるようになりました。シミュレーションでは、天の川の前に 2 つの架空のブラックホールを配置しました。次に、システムを通過する光線を追跡し、プロセスの段階的な画像を生成しました。下のアニメーションを見ると、光の点が現れたり消えたり、動いているように見えることがわかります。実際には、星は静止していますが、そこから放射される光はブラックホールの周りをねじれ、分裂し、回転します。結果として生じる円形のクラスターは、「アインシュタイン リング」として知られています。