物理学者のチームが、地球上の観測者にはブラックホールのように見えるが、実際には恒星であると考えられる異様な物体を数学的に構築した。
この星はトポロジカルソリトン、つまり滑らかで安定しているものの、理論上の物体である（スキルミオンもトポロジカルソリトンの一種である）。この場合、この仮説上の物体を支える複雑で厄介な数学は、この物体がブラックホールのように空間を歪めることを示唆している。ブラックホールの重力場は非常に強く、光さえも逃れられない。しかし、ブラックホールとは異なり、研究チームの計算によると、ソリトンは実際に目に見える散乱光を放出する。
「これらは、通常の物質ではなく、時空そのものの純粋な変形によって生じる重力物体に対応しています」と、ジョンズ・ホプキンス大学の物理学者でこの研究の筆頭著者であるピエール・ハイドマン氏は、ギズモードへのメールで述べた。「物質を追加することなく、時空そのものの自由度のみを利用して、時空の表紙を歪ませているのです。」
ハイドマン氏は、トポロジカルソリトンは、弦理論に由来する重力理論に対する「重力的解」であると述べた。弦理論は、既知の粒子に対応する1次元の弦のような実体を用いて、一般相対論と量子力学を融合させようとするものである。チームの研究論文は、Physical Review D誌に掲載されることが承認されている。
「私たちの研究は、弦理論から、ブラックホールのように見えるが根本的にはそうではない、新たな理想化された天体を作り出すことです」と、ジョンズ・ホプキンス大学の物理学者で、ソリトンを記述した2022年の論文の筆頭著者でもあるイブラヒマ・バー氏は、ギズモードへのメールで述べた。「これは重要なことです。なぜなら、完全な重力理論から導き出される可能性のある、ブラックホールを超える新たな天体をどのように探し、検証するかをより深く理解できるようになるからです。」
弦理論は宇宙の最小スケールの性質を記述しようと試みるが、明らかに最も巨大な物体にも影響を与えている。（中性子星は超高密度の天体であり、一部の物理学者はアクシオンの生産地である可能性を疑っている。アクシオンは暗黒物質を説明する有力候補である。）巨大な宇宙は、素粒子宇宙に影響を与える強力な物理学を伴っており、その逆もまた真である。
研究チームは、ブラックホールとこれらの理論上のソリトンが同様の方法で光を散乱させる可能性があると仮定している。しかし、ブラックホールとは異なり、ソリトンには事象の地平線、つまりブラックホールを取り囲み、そこからは何も脱出できない領域が存在しない。そのため、ソリトンに入った光はそこから脱出できるが、その脱出はカオス的な形で行われる。
ハイドマン氏によると、光は物体の強力な重力によって非常に歪んでおり、地獄から飛び出してきたコウモリのようにソリトンの周りを飛び回る光子によって引き起こされ、「かなりぼやけて」観測されるという。
物体からの散乱光は非常に暗く、見ることが困難（または、そのような物体を観測した望遠鏡がないため、見ることが不可能）になります。
「ボソン星やグラバ星などは、明確な起源を持たないエキゾチックな場を一般相対論に加えることで、ボトムアップアプローチから構築されたエキゾチックなコンパクト天体です」とハイドマン氏は述べた。「トポロジカルソリトンはトップダウンアプローチから構築され、量子重力理論において明確な記述と起源を持っています。」
言い換えれば、研究チームは、これまで理論化されていた物体よりも、これまで見たことのないソリトンの方が、弦理論の新たなエキゾチックな物体としてより妥当な候補であると考えている。
もちろん、これらの暗くブラックホールのような天体を観測できる天文台が建設されるずっと前に、地球上で弦理論の研究を進展させる必要があるかもしれません。かつてアインシュタインの大統一理論の探求に対する差し迫った解決策と思われていたものが、今や数十年にわたるゆっくりとした燃焼となってしまったのです。
大型ハドロン衝突型加速器（LHC）で超対称性のような現象が発見されれば、理論の強化につながるだろう。LHCは間もなくアップグレードされる予定だ。しかし、話が先走りすぎている。今は、このトポロジカルソリトンの奇妙な錯覚に浸ろう。
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