総ありがとう数 累計4,332万(2014年12月22日現在)

毎月4,000万人が利用!Q&Aでみんなで助け合い!

-PR-
55a

その強力な重力波によってあらゆる物を引き込むと言われるブラックホール。
もっとも早く移動できる光さえも例外ではなく、そのために巨大でありながら真っ暗なのだといいます。
ところで、重力波の伝播スピードは光速以上ではないとききました。
であれば、光が引き込まれてしまうブラックホールでは、重力波も引き込まれてしまうのでしょうか?
重力波もブラックホールに引き込まれてしまうなら、重力波が周囲に伝播できない事になり、周囲にある光も引き込まれないですよね?
ということは、「全てのもの」と言っても重力波だけは例外なのでしょうか?
「重力波は重力波の影響を受けないのでしょうか?」
以上よろしくお願い致します。
  • 回答数7
  • 気になる数2

Aみんなの回答(全7件)

質問者が選んだベストアンサー

  • 2013-06-06 17:36:13
  • 回答No.6
すいません。長いです。
そのことに、よく気が付かれましたね。
ネットを探してみましたが、明確な回答は見つけられませんでした。 実に興味深い質問だと思います。

他の方が仰っておられるように、質量がもたらす空間の歪みを、について、人間が理解しやすいように宇宙空間を、薄いゴム膜のような2次元平面に例え、空間の歪みの度合いを膜の歪み(窪み)として表現する手法がよくあります。

ここへ、天体を重い金属球に例えて置けば、球の質量が大きければ、実験環境にある地球の引力によって、膜は大きく深く窪みます。

これは、質量が作る空間の歪みの強さ=重力を、ゴム膜面の窪みの深さとして表したものです。(実際に空間が凹んでいる、というのとはちょっと違います。実際には、同じ体積なのにより縮んで濃くなっている、というのが正しい表現かも。)

この、言わば「ゴム膜宇宙モデル」において、重力波とブラックホールとは何かを考え直してみましょう。

重力波とは、これも他の方が仰っておられるように、重力そのもののことではなく、天体などの質量の変化により重力の強さが変化した際、それが空間へ波動として伝播していく現象のことです。
それは、比較的最近、その存在を示す証拠が見つかりました。

前述のゴム膜宇宙モデルについて、ゴム膜が1m四方程度であれば窪みの変化は瞬時に伝わり人には認識し辛いかもしれません。
しかし、これが体育館ほどもあれば、窪みを新たに作ったりより深くすると、それはまさに「重力の強さの変化」を示しており、変化はざーっと四方へ向け波として伝わっていくのが視認できるでしょう。
その波がまさに重力波を示すのであって、そして、波が全体に伝わり切った後は、ゴム膜全体の傾きの変化は、新しい窪みの角度に修正されます。

この体育館サイズのゴム膜宇宙の中心に、非常に重い星が作る深い窪みがあったとします。
また、膜の上における光速度は、例えば秒速3m程度であると仮定します(ここでは、摩擦による速度の減衰は無視します)。

ここで、今、光子1つを表すパチンコ玉1個をゴム膜面に走らせます。
球の速度は、例えば最大毎秒3mなのですが、窪みが深ければ深い程、この窪みにパチンコ玉がさしかかった時、大きく経路が曲げられますが、遠心力で窪みに捕まることなく再び遠ざかります。
中には、窪みの中心にうんと近付いてしまい、数回回転してからどうにか逃げ去るものもあるかもしれません。
そして、窪みの中心から一定の半径以下にパチンコ玉が近付いた場合、その全てが飲みこまれてしまう領域が必ずあります。
そしてこの領域は、窪みの深さに応じて広がっていきます。
この領域の半径を、シュバルツシルト半径といい、この半径を持つ実際の宇宙における球面がシュバルツシルト面、そしてその内側の領域が、ブラックホールを表します。
この領域にパチンコ玉(光)がひとたび入ってしまえば、もう、二度と再び外へ戻る術はないのです。

ここで注目して頂きたいのは、シュバルツシルト半径の描く円(実際は球)があったとしても、ゴム膜の面は不連続にはなっていない、ということです。
確かに、計算上は、シュバルツシルト面に達すると、相対性理論の計算上、時間が止まると考えられますが、質は、激しく潰され圧縮されるものの、質量としては存在したまま、永劫の時間を掛けてゆっくりとシュバルツシルト面を通過し、飲み込まれます。
そしてブラックホールはその分重くなり、それに応じてシュバルツシルト面の半径を広げ大きくなり、その変化は重力波として周囲へ伝播する、ということで矛盾はしないと思います。

もし、重力波がシュバルツシルト面を通過できないのなら、重力が増大した現象が外部には伝播できないことになり、ブラックホールはいくら物質を飲み込んでも、最初に出来上がった時と大きさが変わらない、ということになるでしょう。
しかし、我が銀河系の中心には太陽質量の3,600万倍という巨大なブラックホールが存在すると推定されていますし、観測上、最も大きなものは、太陽質量の180億倍というものさえあります。
これらは、ブラックホールが物質を飲み込み続けて大きく成長する可能性を示唆しています。
もし、銀河同士が合体する場合、その中心を担っていた互いのブラックホールもついには合体し、シュバルツシルト半径を一気に大きくしていった歴史の証拠といっていいでしょう。
ブラックホールが物質を飲み込んだ入り合体したりして成長することそのものが、重力波がシュバルツシルト面を通過して伝播できることの、間接的な証明になっていると考えます。
お礼コメント
丁寧なご回答をありがとうございました。
他の皆様のご意見も「へぇ~そうなんだ~」と素直に納得してしまいましたが、中でも質問者のレベルに一番合わせていだだけたという意味で選ばせていただきました。
投稿日時 - 2013-06-20 06:48:48
  • 同意数0(1-1)
  • ありがとう数0

その他の回答 (全6件)

  • 2013-06-05 10:06:41
  • 回答No.1
「重力波」について 1 から調べ直すことをお勧めします.
  • 同意数0(0-0)
  • ありがとう数0
6件中 6~6件目を表示
  • 回答数7
  • 気になる数2
  • ありがとう数0
  • ありがとう
  • なるほど、役に立ったなど
    感じた思いを「ありがとう」で
    伝えてください

関連するQ&A

その他の関連するQ&Aをキーワードで探す

別のキーワードで再検索する

あなたの悩みをみんなに解決してもらいましょう

  • 質問する
  • 知りたいこと、悩んでいることを
    投稿してみましょう
-PR-
-PR-
-PR-

特集


年賀状のマナーや作り方を学べるQ&A特集!

関連するQ&A

-PR-

ピックアップ

-PR-
ページ先頭へ