ブラックホールに関する目がくらむような10の秘密
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0. ブラックホールは3種が存在する
第一の種類は、恒星ブラックホール（上画像）といい、3種の中では最小である。太陽よりも大きな恒星が崩壊を続けることで形成される。小さいが驚くほど高密度である。例えるなら、太陽の3倍の質量を持つものが、地球の1都市の大きさに圧縮されるようなものだ。私たちが住む銀河には、数億個もの恒星ブラックホールがあると考えらえている。
最も大きなブラックホールは、超大質量ブラックホールと呼ばれる。その形成メカニズムは不明だ。半径が太陽とほぼ同じであるにもかかわらず、質量はその数10億倍ある。天の川などの銀河の中心にあると考えられている。
最後の種類が中間質量ブラックホールで、文字通り中型のブラックホールだ。星団の恒星が連鎖反応的な崩壊を起こすことで形成されると考えられている。2014年になってようやくその存在が確認された。
9. その姿は？
ブラックホールを観測することはできない。あまりにも強い重力ゆえに、光ですらも事象の地平面と呼ばれる境界から逃れられないからだ。しかしブラックホールに落下するガスは熱せられ輝くために、これを観測することはできる。もしブラックホールを見れるほどの望遠鏡を覗き込めば、中央に黒い穴の空いた回転する円盤のようなものが見えるはずだ。
8. ブラックホールの衝突
The Sound of Two Black Holes Colliding
2015年9月14日、レーザー干渉重力波天文台（LIGO）の検出器が、宇宙から小さなチャープ信号を検出した。その正体は、13億年前に10億光年先で発生した2つのブラックホールの衝突であった。それぞれのブラックホールの質量は太陽の29倍および36倍である。衝突の直前、2つのブラックホールは互いに旋回し合い、5分の1秒のうちに太陽の62倍の質量を持つ単一のブラックホールが誕生した。合体するとき、質量の一部はエネルギーに変換され、重力波として放出された。重力波はアインシュタインが理論化したもので、時空に干渉して、重力の波紋を作り出す。問題は重力波を検出する方法がなく、それが本当に存在するのか確認できなかったことだ。
この発見は大きな科学的ブレークスルーと賞賛され、スティーブン・ホーキングなどは宇宙の認識を変える重要な科学的瞬間と評している。
7. 周囲の時間はゆっくり流れる
BLACK HOLES :why time slows down?
映画『インターステラー』をご覧になった方なら、ブラックホールに近づくとどうなるかご存じだろう。そう、時間の流れが遅くなるのだ。一つ間違っていることがあるとすれば、時間の歪みはそれほど極端ではないということだ。
時間の歪みは重力によって引き起こされる。重力が強ければ、時間もゆっくりになる。またゆっくりになるどころか、事象の地平面を越えれば止まってしまう。
6. 中央には何があるのか？
ブラックホールのど真ん中には特異点と呼ばれる時空の屈曲があると考えられている。特異点に接近するにつれ、物質のほとんどが潰され、非常に小さく高密度の空間に押し込められる。事実、特異点において、物質は次元すら存在しない点にまで潰されるのだ。また特異点は、物質を取り込み無限に成長する。しかしブラックホールの内側を観測することができないため、あくまで理論上のもので、その存在を疑う物理学者もいる。
5. 最も近いブラックホール
Is It Possible To Travel To The Nearest Black Hole?
検出が難しいことから、最も近いブラックホールの位置を正確に特定することはできない。当初、最寄りのブラックホールは天の川の中心にあると考えられてきた。しかし現在ではおよそ3,000光年離れたいっかくじゅう座のV616 Mon（A0620-00）が最も近いブラックホールと考えられている。
4. エネルギー源
初期においては、事象の地平面を越えればそこから逃れることは不可能であるため、ブラックホールはエネルギーを吸収するばかりだと考えられていた。しかし1970年代、スティーブン・ホーキングは、ブラックホールが事象の地平面周囲にエネルギーを放出することを証明した。これをホーキング放射といい、真空の量子的ゆらぎによって起きる。
こうなると、その力を利用することはできないかという疑問が浮かび上がる。1983年、ある物理学チームは事象の地平面付近にエネルギー収集装置を落として、単純にそれを引き上げることができると提唱した。これは綱とバケツで井戸から水を汲むのと似ている。もちろん事象の地平面に引き込まれないだけの頑丈なバケツと綱が必要になる。また別の方法としては、”弦”を突き刺せば、ホーキング放射が流れ出るというものもある。丁度、ガス灯の芯からオイルが滲み出すような感じだ。
3. 人工的に作ることは可能か？
Neil deGrasse Tyson on Creating Mini Black Holes on Earth
言うまでもなく、ブラックホールは危険極まりなく、地球上でそんなものを作りたい者などいまい。だが理論的には、無害な極小のブラックホールを作ることはできるようだ。2014年、ホーキング放射を利用して、研究者らがブラックホールを再現しそうになったことがある。しかし現段階では、まだ作成に成功した例はない。
2. 長い時間をかけて蒸発
How Do Black Holes Evaporate?
ホーキング放射の面白いところは、これがブラックホールを蒸発させてしまうことだ。量子力学によれば、常に仮想粒子が生成しては、消滅している。これが生成されると、粒子と反粒子が結合し、再び消えてしまう。しかし事象の地平面付近で2つの粒子が生成されると、結合して打ち消し合わなくなる。代わりに、片方がブラックホールに落ちて、片方は宇宙に放出されるのだ。逃げ出した粒子は長い時間のうちにブラックホールを弱らせる。すなわち形あるものがいずれ滅ぶように、ブラックホールもまた滅ぶのだ。
1. ブラックホールに落ちたらどうなるか？
もし地球ほどの大きさを持ったブラックホールに人間が飛び込んだらどうなるのか？あなたの体はチューブから押し出された歯磨き粉のようになってしまうだろう。
人体は引き伸ばされ、イギリスの宇宙物理学者マーティン・リースの言を借りれば、”スパゲッティ化”されるのだ。最終的に原子よりも小さな粒子となり、ブラックホールに落ちていく。幸いなのは、あまりの高さに何が起こったのか分からないまま飲み込まれ、無になるといったところか。
しかし例えば太陽系ほどもあるもっと大型のブラックホールに飛び込んだ場合、体はそのままの姿を保てるかもしれない。
仮にブラックホールの中で生きていられるとすれば、時空の屈曲が見え、ブラックホールへ吸い込まれたあらゆるものの姿を目にすることになる。と同時に、これから落ちようとするあらゆるものの姿をも目にできる。つまりビッグバンから時間の終わりまで、宇宙の全歴史を同時に見ることになるのだ。
via:toptenz・translated hiroching / edited by parumo
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コメント
1
1. 匿名処理班
- 2016年02月20日 20:32
- ID:nEm9nMI30 #
シュワルツシルト半径、っていう言葉、
物理学用語の中で3本の指に入るくらい好き
2
2. 匿名処理班
- 2016年02月20日 20:41
- ID:YKYHNOks0 #
ブラックホールに消えた奴が居る〜
3
3. 匿名処理班
- 2016年02月20日 20:45
- ID:pYuEzfRS0 #
ブラックホールの衝突で空間が歪んで重量派が出来た、それがドアの向こうに行きたい場所を持って来るワープ航法の手がかりになるといいな。
4
4.
- 2016年02月20日 20:54
- ID:rdbiPuOm0 #
5
5. 匿名処理班
- 2016年02月20日 21:01
- ID:yqyNUU8k0 #
すなわちブラックホールの中には真理があるんだな。
6
6. 匿名処理班
- 2016年02月20日 21:03
- ID:cZjel8hf0 #
なるほど・・・
7
7. 匿名処理班
- 2016年02月20日 21:18
- ID:IEJpvwWs0 #
ブラックホールの存在を導き出す時点で、その理論は破たんしているんだよ。
8
8. 匿名処理班
- 2016年02月20日 21:19
- ID:F9iD4tyq0 #
理論的に無害な極小ブラックホールを作ろうとした結果、
最初に研究者を飲み込み、次第に巨大化し地球がなくなる。
…という夢を見たんだ
9
9. 匿名処理班
- 2016年02月20日 21:28
- ID:06xcej9F0 #
宇宙が終わった遥か彼方未来の時間の果てまで超早送りで見えるということか。
10
10. 匿名処理班
- 2016年02月20日 21:28
- ID:oFaEc9Hd0 #
最寄りのブラックホールに草
停留所かよ
11
11. 匿名処理班
- 2016年02月20日 21:38
- ID:WnkonfRv0 #
知らなかった事ばかりだった。
12
12. 匿名処理班
- 2016年02月20日 21:38
- ID:owIuzgIo0 #
重力「波」っていうけれど、真空の宇宙を何が伝わってくるの？
13
13. 匿名処理班
- 2016年02月20日 21:43
- ID:JsJZffDj0 #
もし可能性があるとするならば、ブラックホールには落ちてみたい
宇宙の答えとかすっごい知りたい
14
14. 匿名処理班
- 2016年02月20日 21:44
- ID:ez1WgqeL0 #
「ゴロリくん。今日はたぶんこの番組の最終回です ! 」
「わくわくさん ? 」
「今日はブラックホールを作ります ! 」
「なん・・・だと・・・? 」
15
15. 匿名処理班
- 2016年02月20日 21:47
- ID:zrqRS89g0 #
今の宇宙物理学の１つの方向性として
『現宇宙の外側』を求めて探求が加している。
もちろん仮説上であればその外側は既にいくつかが理論化されている。
しかし外へ興味が行く事と同時に『宇宙の内側』に興味を持つ事が
『現宇宙の外』への知識をさらに深めると言われている。
これはダークマターなどに代表される宇宙の構成要素の解明とは違い
宇宙は球であるという論理から始まっている。
16
16. 匿名処理班
- 2016年02月20日 21:48
- ID:LK0VBG5a0 #
見てみたい気もする…
17
17. 匿名処理班
- 2016年02月20日 21:55
- ID:8ZSfnW4E0 #
「ブラックホールに関する目がくらむような10の秘密」
学研の子供向け学習まんが本「ひみつシリーズ」のタイトルみたい！40年位前に夢中になって読んでたんだよなー。なつかしいなー
18
18. 匿名処理班
- 2016年02月20日 21:55
- ID:FKFF.6j10 #
ごみ捨て場に便利だろうが行くまでの
費用が途方過ぎて現実的じゃないな
19
19. 匿名処理班
- 2016年02月20日 21:59
- ID:Vv0j06XF0 #
「星団の恒星が連鎖反応的な崩壊を起こすことで形成」って怖いな
あんなスカスカな宇宙で連鎖反応って
20
20. 匿名処理班
- 2016年02月20日 22:12
- ID:5KMo81qa0 #
1783年に理論化されていたことに驚いた
日本だと田沼意次の時代らしい
21
21. 匿名処理班
- 2016年02月20日 22:15
- ID:mvWidN6b0 #
※12
空間の歪みが伝わってくる。
22
22. 匿名処理班
- 2016年02月20日 22:22
- ID:olgH.giN0 #
最後らへん宇宙の終焉まで存在するわけではないのに時間の流れ方が違うから終焉を目撃できるって奇妙だよね。この状況は奇妙だけど正しいのか、それとも考えること自体がナンセンスなのかどっちなんだ？
23
23. 匿名処理班
- 2016年02月20日 22:27
- ID:PyU.SIcK0 #
最後の項目がワクワクすんなw
観測機をブラックホールに落として、ホーキング放射を利用した通信で外に観測データを送ることができれば宇宙の謎が解けるかもしれん。
24
24. 匿名処理班
- 2016年02月20日 22:35
- ID:uzb25Rvf0 #
そうそう、空間の歪みがね。
それは極微小で、検出器は均一な特殊なレンズを使うんだけど、原子の振動も邪魔だから実験装置を極限まで冷却する。
空間が歪むってことはそれを測るはずのモノサシも歪んでしまうから僕の頭では方法が見当たらない。。。
縦横に光を走らせて戻ってきたときの干渉具合をみるらしいよ
25
25. 匿名処理班
- 2016年02月20日 22:38
- ID:iOswFdNA0 #
ブラックホールがあると思われる銀河はいくつか発見されてるので
いつか9.のブラックホール想像図のような姿を観測出来たら嬉しいなぁ……
26
26. 匿名処理班
- 2016年02月20日 22:42
- ID:WbfdLWrY0 #
「ブラックホールはどうしてできた？」とか
「ブラックホールの中はどの様？」とかは難しいから他の人に任せる
それよりも次元との関係を解明して欲しい
ブラックホールは他の次元との関係が絶対に有ると思うので
27
27. 匿名処理班
- 2016年02月20日 22:52
- ID:p.UnO6Mm0 #
全ての事象を反転させる場所がブラックホールだ、と仮定すれば、ブラックホールの境界面から向こう側の世界は虚数領域の世界に変化し、こちらから確認出来ない(ハドロン、グラビドン、フォトン、レプトンなどを我々の暮らす実数領域の常識定理で計測するならば)のも納得がいくんだけど、反転の際に変換される様々なエネルギーは何処へ行くんだろう？
特に熱ジュールエネルギーなんか、エラい事になりそうだけど
28
28. 匿名処理班
- 2016年02月20日 23:04
- ID:3aHv1h3E0 #
よくわかんねーけど、とにかくスゲーことなんだな！
よくわかんないのに「とにかく凄い」ってのはわかるってやっぱ宇宙って偉大なんだね！（思考停止）
29
29. 匿名処理班
- 2016年02月20日 23:06
- ID:Ws7KghUj0 #
TARS君かわいいよTARS君
30
30. 匿名処理班
- 2016年02月20日 23:14
- ID:4auI3h9q0 #
死んだばーちゃんが言ってたっけ。
「そんなもんあるわけないやん！」って。
子供のころはテレビや教科書で習うことを漠然と信じてたけど、
よくよく考えると見たこともないこんなもの信じられないよなぁ。
31
31. 匿名処理班
- 2016年02月20日 23:18
- ID:ykRY04Es0 #
ブラックホール発電か…（違
しかし衝突時エネルギー放出が重力波になるってどういうことなんだろうか？
エネルギー化して質量が変更になったら重力が変化するだけではないのか？
32
32. 匿名処理班
- 2016年02月20日 23:30
- ID:2A0ui..P0 #
先日打ち上げたＸ線天体衛星ひとみがどんな画像を撮影するか楽しみ
33
33. 匿名処理班
- 2016年02月20日 23:46
- ID:s.1ZSCba0 #
(未だにホワイトホール信じてるなんて言えない)
34
34. 匿名処理班
- 2016年02月20日 23:55
- ID:AmUEd7jq0 #
空間がそのまま重力波の媒質になるのか？なんかエーテルを思い出すなあ
35
35. 匿名処理班
- 2016年02月21日 00:02
- ID:tx2fhrrP0 #
2,4は本質的に同じ事やな
10の3種類が質量の差異しか言及してなくてよくわからない
「人間にはデブと標準体型とガリの3種類がいる」って言われるようなもの
電荷の有無とか、角運動量の有無とか、もっと大事な差異があるはず
36
36. 匿名処理班
- 2016年02月21日 00:03
- ID:uOdqFtlX0 #
過去と現在未来を同時に見られるとか…
厨二心に突き刺さるな。オラわくわくすっぞ！
37
37.
- 2016年02月21日 00:06
- ID:gNo0PoYs0 #
38
38. 匿名処理班
- 2016年02月21日 00:10
- ID:tE0YHdVT0 #
事象の地平面が在るブラックホールなんて本当に存在するのか？
重力の伝播度が、光を超えない限り在り得ないと思えるのだが。
39
39. 匿名処理班
- 2016年02月21日 00:12
- ID:TgrqoSXWO #
ブラックホールに落ちる時の輝きが重力外に出てくる理屈が分からぬ。光が重力を振り切れるなら、ブラックホールから光がバンバン出てきてもよさそうに思った。
40
40. 匿名処理班
- 2016年02月21日 00:18
- ID:4OdZ38pt0 #
※13
でも帰ってこれないのが最大の難点だねw
41
41. 匿名処理班
- 2016年02月21日 00:21
- ID:RPw2jbtw0 #
「収束されたマイクロブラックホールは、特殊な解を持ちます。剥き出しの特異点は、時空そのものを蝕むのです。重力崩壊からは逃れられません！事象の地平に消え去りなさい…ブラックホールクラスター…発射！！」
42
42. 匿名処理班
- 2016年02月21日 00:38
- ID:Nd0la90L0 #
※33
分からないだけで「完全に存在しない」と言い切れる訳では無いので、てっとり早くブラックホール理論を考えるには相対的な存在として価値は有るかも知れないですから、自分は否定派では無いです(笑)
何せブラックマターとかもまだ解明されていない状態ですし、これからだと思います
43
43. 匿名処理班
- 2016年02月21日 00:40
- ID:Nd0la90L0 #
※41
詠唱者まで吸われそうな魔法ですね(笑)
44
44. 匿名処理班
- 2016年02月21日 00:47
- ID:Llz0kh7V0 #
さて、そろそろ寝るか。
45
45. 匿名処理班
- 2016年02月21日 00:49
- ID:uJOhsrp50 #
空間そのものが波打つ、ときいたけど
これきいてマクロスをおもいだしてね、研究者も音に例えてたんでなんとも面白い気分になった
46
46. 匿名処理班
- 2016年02月21日 01:00
- ID:vviBcRzg0 #
人体がスパゲッティ化……
つまり俺が落ちると普通の体型になれる？
47
47. 匿名処理班
- 2016年02月21日 01:00
- ID:onFXlzGh0 #
全ては想像でしかないけど
48
48. 匿名処理班
- 2016年02月21日 01:26
- ID:Nd0la90L0 #
案外宇宙って、ひょうたんみたいな格好してたりして
49
49. 匿名処理班
- 2016年02月21日 02:46
- ID:G3Hmj9d30 #
人類の知的好奇心が未だに行き着けない最後の砦が、BHと宇宙の誕生
50
50. 匿名処理班
- 2016年02月21日 03:36
- ID:EaMtcxcq0 #
面白いなあ
51
51. 匿名処理班
- 2016年02月21日 04:11
- ID:bMHk7bV30 #
ほんの数十年前まで、ブラックホールと言えばSFと科学の狭の存在で、
オカルト的な扱いだった気がする。
それが理論や観測やらで存在が実証されて、科学として成立していく様はすごく面白かった。
一般人の想像を超えすぎなのは相変らずだけど…。
52
52. 匿名処理班
- 2016年02月21日 04:58
- ID:pVQlLM5H0 #
そもそも圧縮に限界って無いもんなの？
53
53. 匿名処理班
- 2016年02月21日 08:14
- ID:q6WPjEFt0 #
BH蒸発論って、ホーキング自身が「ｱﾚ間違ってたわ｡ｽﾓｿ」って言ってなかったっけ？
54
54. 匿名処理班
- 2016年02月21日 08:28
- ID:GApd1QDb0 #
ブラックホールに大きいとか小さいとかあるのかというのが疑問
55
55. 匿名処理班
- 2016年02月21日 08:42
- ID:VUsN8KwP0 #
>人体は引き伸ばされ、
>イギリスの宇宙物理学者
>マーティン・リースの言を借りれば、
>”スパゲッティ化”されるのだ。
これが本当の『ミート・スパゲティ』ですね。
56
56. 匿名処理班
- 2016年02月21日 11:05
- ID:G6XQu1eo0 #
これ見て面白いと思った人は記事内にも出てる「インターステラー」見るといいよ
57
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