研究紹介：ブラックホールの内部構造を探る

みなさんこんにちは。M2小池です。

今回は僕の研究について話して行きたいと思います。

僕は「ブラックホールの内部はどうなっているのか。」という問いに対する答えを知るために研究をしています。

一般相対性理論に基づいてブラックホールについて考えると、ブラックホールにはその中心に特異点が存在するという結論が導かれます。

この特異点では、ブラックホール内部の物質の密度や時空の歪み具合を表す曲率と呼ばれる量が無限大に発散してしまうため、ブラックホールの中の、物質や光のその場所での振る舞いを予言することができません。

またブラックホールからは物質や光が脱出できないため、直接中の様子が確かめられないということが内部構造の理解を難しくしています。

この特異点における現象を説明するために一般相対性理論を修正する様々な理論が考えられています。

その中で、今僕が研究の中で用いている理論は「Infinite Derivative Gravity」と呼ばれる重力理論です。直訳すると、「無限回（階）の微分（演算）を行う重力理論」となります。

この理論を用いると、ブラックホールの中心には特異点が生じないという結果が得られます。そのため、この理論を基にブラックホール内部の粒子や光の振る舞いを調べていけば良いと思えるのですが、この理論が重力を完全に記述すると断言するためにはいくつか議論しなければならないことがあります。

実はこの理論を基にブラックホール解を得る際に、ブラックホール中心の強重力領域を含む時空全体に対して「重力が弱い」という近似を用いています。

重力の強さ（時空の歪み方）は、それに対応する物質の分布の仕方を予想するためのヒントになり得ます。この場合にはブラックホールの中心において重力が弱いと考えているため、物質は一点に押し縮められているのではなく、ある程度の広がりを持って分布していると捉えることができます。

しかし、重力が強い領域において「重力が弱い」と考えて良いのかは疑問が残るところです。

果たしてこの議論は一般的に言えることなのでしょうか？

今後の進展に乞うご期待！