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そもそもブラックホールとは何ですか?

ブラックホールって言葉よく耳にしますよね。

最近では「重力波で2つのブラックホールが合体したときの重力波を初めて検出」
なんて報道もあり、改めてブラックホールに注目が集まっています。

そもそもブラックホールって何でしょうか?

物凄い重力で光までも飲み込んでしまう・・・
目に見えない・・・

これくらいしか説明できませんよね。
これでは子どもたちに説明するのに不十分ですね。

それではブラックホールとは何かを考えてみることにします。

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重力が強すぎて脱出速度が光の速さを超えてしまう

天体の重力から脱出するにはそれなりの速度を必要とします。

ちなみに地球の重力から脱出するには秒速11キロメートル
という速度を与えてやらなければいけません。

この速度のことを「第二宇宙速度」と呼んでいます。

ちなみに「第一宇宙速度」は、人工衛星のように地球から飛び立った物体が
再度地球に落ちてこない速度のことをいい、秒速7.9キロメートル必要です。

「第三宇宙速度」は太陽の重力を振り切って太陽系外に飛び出せる速度
のことをいい、秒速16.7キロメートル必要です。

つまり対象の天体の質量が大きいほど重力も大きくなるので脱出速度も大きくなるわけで、
あまりの大きさの質量を持つ天体となると脱出速度が光の速度を超えてしまいます。

これがブラックホールです。

動画で分かりやすく解説:BBC 神秘の大宇宙 DVD全9巻

宇宙では光の速度を超えるものは無い

アインシュタインの相対性理論によると、
この宇宙には光の速度を超えることはできないとされています。

つまり、どのような物質でもブラックホールから抜け出すことは出来ないのです。

周辺のあらゆる物質を吸い込んでいき決して外には吐き出さないのがブラックホールなのです。

 

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ブラックホールは超新星爆発の後出現する

ブラックホールは大きな恒星が死を迎えて超新星爆発をした後に中心部で生まれます。

これはアインシュタインの相対性理論を基に最後の段階でブラックホールが
作られるのを初めて指摘したのがオッペンハイマーです。

恒星は水素を核融合反応によってヘリウムに変換することでエネルギーを
発生させて光っていますが、水素が無くなると今度はヘリウムが核融合
されるとともに膨張していき巨星になります。

そして最後の段階になると中心部は鉄の塊となり、
鉄はどんどん大きく成長していき温度も高くなっていきます。

やがて鉄の温度が100億度に達すると
鉄は壊れて中心に向かって潰れていきます。

これを「重力崩壊」と呼んでいますが、重力崩壊の際に衝撃波が中心の核に
反射して恒星の表面に向かってあらゆる物質を物凄い勢いで吹き飛ばします。

これが超新星爆発です。
このときに中心部で出来るのがブラックホールです。

太陽はブラックホールにはなれない

太陽は質量が小さいためにブラックホールにはなれないと言われています。

仮に太陽がブラックホールに成れるとすると、現在直径140万キロメートルある大きさを、
直径6キロメートルの大きさの球体に閉じ込める必要があるとのこと。

地球なら1.6センチメートルの球体になるそうです。

ブラックホールは非常に小さな領域に膨大な質量が
詰め込まれていることで膨大な重力が生まれているのです。

そのブラックホールが銀河の中心に存在しているとされています。
私たちが住んでいる太陽系もブラックホールの周りを周回しているんですよ。

ブラックホールの凄まじさがイメージ出来ましたか?
想像を絶するお話ですね。

 

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