16 ブラックホールって、どんな穴?

投稿日 : 2021.07.23


ブラックホールはどなたも一度はどこかで耳にされたことのある天体ではないでしょうか?

この宇宙に浮かぶ「穴」には何もかもが飲み込まれ、光さえ一度飲み込まれると絶対に出られない、地獄の入口のような口を開けて、光や星を貪り食っている怪物のイメージでしょうか?

でも、次の絵でみると、そんなに不思議でもない、ありそうなものに見えてきませんか。black hole.jpgせいうち君が空から落ちています。地球へ落ちてくると、しりもちをつきますね。左側の絵です。

ところが、地球の重力がめちゃめちゃ強くて(質量がやたら大きくて)、半径がめちゃめちゃ小さい星だったらどうなるでしょう。

右の絵のようにせいうち君はどんどん落ちて速さもどんどん速くなりますが、まだ地面には着きません。(この絵のせいうち君の姿は少し違うのが、これまでこの拙文を読まれた方は気付かれると思います)

やがて速さが光速にcになってしまったとします。せいうち君はやった!と遠くにいる友達にスマホで伝えようとしました。でも電波の速さはcですから、ぜんぜん電波は進めないので、連絡ができません。

その後、せいうち君は重力源(特異点と呼ばれます)へ向かって光速のままどんどん落ちていくのですが、こうなるともう外部とは絶対に連絡がつかない(光が出られない)ので、どうなっているか外からは分からなくなります。

ですから、そこからは光が出てこないので黒くみえるだろう、というのでブラックだろうというわけです。

つまり、重力源の中心から測って落下物の落ちる速度がcとなる場所までの距離が半径となる、球の内部の領域がブラックホールです。別に口を開けた怪物がいるわけではないのです。

この半径はシュワルツシルド半径とよばれます。この領域の境界は、事象の地平線(Event Horizon)と呼ばれます。海の水平線の向こうにあるものは見えないので、それに似ているのでそう呼ばれるわけです。

次の写真はブラックホールが実際に見えたという観測結果です。e8946aedff0eb7e5c3106bcabe392981e2a832a4.jpgこのような色をしているのではなく、見やすいように色を付けたものですが、黒い丸いものが見えます。これは地球から見たときの姿ですが、これを別の星から見ればどう見えるのでしょう。

これは、おとめ座のM87という銀河にあり、太陽の質量の65億倍も大きな質量を持った物体が中心にあるとされています。