数十年前から天文学者の間で謎の天体といわれてきたブラックホール。
というのも、ブラックホールは光りをも飲み込んでしまうほどの強力な重力を持つことから直接観測することはできないためとされてきました。
それが観測技術の発達とともに今では銀河系に中心部に数千個ものブラックホールが確認されたとの報道が聞かれるようになりましたね。
ちょっと前にも重力波の観測でブラックホールの合体によるデータを感知してブラックホールは実在するとして話題になりました。
あくまで仮説の域を出なかったブラックホールも現実に存在する可能性が高いといえるのではないでしょうか・・・
ブラックホールって本当にあったんだ！
そんなブラックホールですが、実際に吸い込まれたらどうなってしまうのか、吸い込まれた先には何があるのか気になるところです。
そこで今回はブラックホールの中はどんな世界になっているのか考えてみたいと思います。
ブラックホールは質量の大きな恒星が最後に重力崩壊を起こしてできる。
まずはブラックホールについておさらいしておきましょう。
ブラックホールは太陽の３０倍以上の質量を持つ恒星が最後の段階で形成されるといわれており、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されています。
ブラックホールができるまでのメカニズムは次のように考えられています。
恒星が水素を核融合してヘリウムに変換し、水素がなくなると今度はヘリウムが核融合することになります。
こうして次々に重い元素に変換され、炭素や酸素を経て最終的に中心部分は鉄の塊になります。
恒星が燃料を使い果たした最終段階では鉄の原子になるのですが、鉄は最も安定した原子なのでこれ以上核融合することはありません。
つまりここで燃料が尽きて核融合が止まってしまうということです。
恒星は最終的には核融合が停止してしまうんだね
恒星は、中心に向かう自身の重力と、核融合の表面に向かうエネルギーによりバランスがとれていますが、核融合が止まってしまうと残るのは恒星自身の重量だけとなります。
こうなると恒星は中心に向かって崩壊していき、これを「重力崩壊」と呼んでいますが、衝撃波が中心の核に反射してあらゆる物質を四方八方に吹き飛ばします。
これが「超新星爆発」です。
ブラックホールは超新星爆発の後に誕生するといわれています。
ただし、最近の報告では超新星爆発を経ないでもブラックホールが出来ることも確認されているようなので、他のメカニズムがあるのかもしれません。
ブラックホールは自身の重力で誕生する
恒星の最後に重力崩壊が起こると次のようなことが考えられます。
↓
収縮すると密度が増すので重力が増す
↓
重力が増すとさらに収縮し密度が増す
↓
密度が増すのでさらに重力が増す
↓
・・・
こうした現象の繰り返しが無限に続き、光さえも逃がさない膨大な重力を得ることになります。
これがブラックホールです。
ブラックホールから光が逃げ出せないのは脱出速度を超えているから
ブラックホールは光さえ抜け出せないというのはよく聞かれますよね。
それは「脱出速度」というのが関係しています。
脱出速度というのは、対象の天体の重力から抜け出すのに必要な速度のことです。
たとえば地上から人工衛星を打ち上げて軌道に乗せるのに必要な脱出速度のことを「第一宇宙速度」といいます。
さらに地球の重力から脱出して他の天体に向かう時に必要な脱出速度のことを「第二宇宙速度」といいます。
そして太陽の重力から脱出して太陽系外天体に向かうのに必要な脱出速度のことを「第三宇宙速度」といいます。
ブラックホールを脱出するのに必要な脱出速度は・・・・
アインシュタインの相対性理論によれば宇宙には光より速い速度の物質は存在しないことになっているので、そのような脱出速度は存在しないのです。
つまりブラックホールは人類が認識している物理の法則が通用しないのです。
ブラックホールの中は物理法則が通用しない
重力崩壊が無限に続いたり、脱出速度が光の速度を超えてしまったりと、ブラックホールはこれまでの物理法則が適用されない世界なのだそうです。
こうしたブラックホールが支配する境目のことを「事象の地平面」と呼んでいますが、事象の地平面を境に別の世界があると考えられています。
つまりブラックホールの中は時間や空間も意味をなさなくなってしまう世界なのです。
物理学者でない限り到底イメージが湧かない世界なのでしょうね。
ブラックホールの中は夢の世界？
ＳＦでいう「異次元の世界」がブラックホールの中なのかもしれません。
こんな話があります。
ブラックホールに近づくとブラックホール側に近い部分から引き伸ばされる「スパゲッティ現象」が起こる。
そして事象の地平面を超えてブラックホールに突入すれば、前方は暗闇に包まれ、後方に目を向ければ光が吸い込まれるのが見えるはず。
そして人間はもちろんあらゆる物質は、いったんブラックホールに吸い込まれれば二度と脱出できないばかりか、素粒子レベルまでバラバラにされ元に戻ることはない。
あるいはブラックホールの向こうには「ホワイトホール」が存在して、そこには別の宇宙が存在する。
と考えている科学者もいるようです。
うーん、判かったような判からないような・・・
ここまで来ると本当、わけがわからなくなりますよね。
天の川銀河の中心には超大質量のブラックホールがある
太陽系が属している天の川銀河の中心にもブラックホールが存在していると考えられています。
それも超大質量のブラックホールが・・・
なぜ超大質量のブラックホールがあると考えられているのかというと、天の川銀河の中心領域を公転する恒星を１５年間に渡って観測したところ、秒速数百万キロというものすごいスピードで公転していることが確認できたといいます。
その観測データによれば天の川銀河の中心部にはとてつもない重力を持った天体が存在する必要があるとの結論に達したといいます。
それは太陽の４００万倍もの質量をもつ天体であるとのこと。
すなわち超大質量のブラックホールしか考えられないというのです。
天の川銀河の中心領域を公転する恒星を１５年間に渡る観測によれば大質量ブラックホールがあるとしか考えられないという結論になったんだね。
私たちが属する太陽系もこの超大質量ブラックホールを中心として公転していると考えられています。
宇宙に存在するほとんどの銀河も中心には超大質量のブラックホールがあるとされ、太陽の数十億倍から百億倍を超えるような超大質量のブラックホールがあると考えられています。
物理法則が通用しない天体のまわりを物理法則を元に動いている天体が公転しているなんて考えるとちょっと怖い気もしますよね。
ブラックホールの謎は尽きません。
