国際研究チームは、宇宙の初期に形成されたとされる原始ブラックホールが、白色矮星をIa型超新星として爆発させている可能性があることを発見した。まるで宇宙に必要なものが他にもあったかのように、さらに多くの爆発が必要だというのだ。この研究は『The Astrophysical Journal』に掲載され、これらの異常な爆発が天の川銀河の星々に見られる不可解な化学的存在量パターンを説明する手がかりになるかもしれないと示唆している。

原始ブラックホール（PBH）は、宇宙のインフレーション中に形成されたと考えられている。インフレーションとは、宇宙の急速な膨張が物質分布の微小なゆらぎを増幅させた時期だ。これらは長い間、ダークマターの候補とされてきた。ダークマターとは、宇宙の全物質の約90%を質量で占めるとされる目に見えない物質だ。なぜなら、もちろん、ダークマターがしているかもしれないことのリストに「密かに星を爆発させる」を加えない手はないからだ。

提案されているメカニズムは次のとおりだ。原始ブラックホールが宇宙空間を移動する際、時折、低質量星が燃料を使い果たした後に残る高密度の恒星残骸である白色矮星を通過するかもしれない。ブラックホールの重力は星の内部に強力な潮汐力を生み出し、星を不安定化させ、Ia型超新星（SNe Ia）として爆発させる可能性がある。Ia型超新星は非常に明るい爆発で、一般に白色矮星が不安定になり暴走的な熱核反応を起こすことで発生すると考えられている。しかし、「一般的に考えられている」よりも、「小さなブラックホールによって引き起こされる可能性がある」の方がいいではないか？

この研究は、SUNY工科大学の准教授であり、東京大学カブリ数物連携宇宙研究機構（カブリIPMU）の客員准科学研究員でもあるShing-Chi Leungが主導した。チームには、カブリIPMUの客員上級科学研究員である野本憲一氏と、カブリIPMUの上級フェローであるAlexander Kusenko氏も参加した。彼らは、この提案されたPBH誘発爆発チャネルを通じて生成された超新星の運動、明るさ、化学的特性を調査した。

2025年に発表された以前の論文で、チームはPBH誘発爆発が標準モデルによって生成されたものと非常によく似た特性を持つSNe Iaを生成できることを示した。新しい研究では、彼らは自分たちのモデルを、いくつかのよく知られた超新星残骸（ティコ、ケプラー、3C 397）、近くの超新星（例えばSN 2011fe、SN 2012cg）、そして天の川銀河の星々の化学的存在量と比較した。その結果、PBH誘発SNe Iaは、これらの超新星とその残骸で観測されたいくつかの特性を再現できることが示された。

研究者らは、Ni-56、Ni-57などの放射性同位体と、MnやNiなどの安定元素を調べた。これらの化学的特徴により、爆発を起こした星の質量と金属量を推定することができた。金属量（星が形成されたときの金属の量であり、宇宙年齢における星の誕生時期を示す）は、星がいつ形成され、その時点の宇宙の歴史における化学的条件がどうであったかについての手がかりを提供する。（天文学では、「金属」は水素とヘリウムより重い元素を指す。天文学者には独自の定義があるからだ。）

チームはまた、超新星モデルを使用して、この爆発メカニズムが銀河の化学的濃縮にどのように寄与するかを調査した。超新星は新しく形成された元素を宇宙空間に放出し、その後、それらは新しい星や惑星の一部となる可能性がある。分析によると、天の川銀河の星々で観測された化学的存在量の傾向を説明するには、PBH誘発SN Iaの非ゼロの割合が必要かもしれない。これは、原始ブラックホールが、それらが引き起こした恒星爆発を通じて、我々の銀河の化学的進化に影響を与えた可能性を示唆している。

「我々の研究は、空で観測されるいくつかの超新星がPBHの結果である可能性を示唆しています。したがって、これらの捉えどころのない実体を直接観測することはできなくても、それらはその性質を探るための多くの興味深い手がかりを自然界に残しているのです」とLeung氏は述べた。研究者らは、PBHが銀河中心部の星の化学的性質にどのように影響するかを研究することで、調査を拡大する計画だ。