• ベストアンサー
  • 暇なときにでも

ブラックホールの存在

星が超新星爆発したあとにできるとされているブラックホールは本当に存在するんですか?もしそういう専門の方がいたら、簡単でいいので、その説明もしてもらえると嬉しいです。

共感・応援の気持ちを伝えよう!

  • 回答数6
  • 閲覧数117
  • ありがとう数6

質問者が選んだベストアンサー

  • ベストアンサー
  • 回答No.2
  • luune21
  • ベストアンサー率45% (747/1633)

「ブラックホール=光も脱出できないほどの超重い星」という観点でよろしいでしょうか。 太陽のような恒星自体すでに重い星ですが、長い間つぶれることもなく活動しています。なぜ、つぶれないかというと、恒星中心部で水素が核融合を行っているため、そこで生じるエネルギーが外側から縮まろうとする圧力に対して、内側からの核融合による外向きの圧力で対抗しているためです。 ところが、その水素が核融合しきって全部ヘリウムなってしまうと、外へ向かうエネルギーがなくなってしまい、縮まろうとします。すると、縮まる圧力が大きくなり、そのエネルギーのため、今度はヘリウムが核融合をおこし始めます。すると、水素のときよりも内側へ向かう圧力は大きくなり、それとバランスをとるため膨らんでより大きな星になります。これが赤色巨星の始まりです。 赤色巨星は、なおも活動を続けるので、ヘリウムも使い果たします。すると今度は炭素の核融合を始めます。もちろんやがてその炭素も使い果たしすときがきます。そうやって、酸素、ネオン、ケイ素、などを次ぎ次とできあがってきた重い元素を使っていき、ついに鉄ができあがるのです。 しかし、鉄くらいに重くなると、もう核融合はおこしません。そうなると外に向かうためのエネルギーがなくなるわけですから、どんどん縮まっていきます。つまり自分の圧力に負けてつぶれていくわけです。 もうこうなると、物質は、どしどし中心に落ちていきます。止めるものがありませんからね。 一方その頃、星の中心核では、あまりの圧力のため原子のまわりにあった電子が原子核の中にとりこまれて中性子になっています。中性子はものすごく固いため、ぎゅっと縮まって中心に集まってきた物質をドカーンと跳ねかえしてしまいます。これが超新星爆発です。 あとには中性子星だけが残ります。中性子星は砂粒くらいの大きさで100万トンというとんでもない重さです。 ここまでの説明は、太陽の8倍以上重い星の場合のものです。(それより軽い星は、超新星爆発をおこさず白色わい星となって消えゆく(太陽の4倍重い星まで)か、中性子星を残さず爆発だけで消えてしまう(太陽の重さの4倍~8倍まで)ものです)。 さて、これより重かったらどうなるでしょう? はい、これがブラックホールとなるものです。 太陽の30倍以上重い星の場合、中性子星は重くなりすぎて、自分の重さに押され、さらに小さくつぶれていきます。 ここでちょっと話は変わりますが、脱出速度というのはご存知でしょうか。地球からロケットを脱出させるためには秒速11km以上必要です。太陽から脱出するには秒速600kmです。このように脱出しようとする星が重ければ重いほど速さが必要になります。中性子星からだとなんと秒速16万kmです。とてつもない速さが必要ですね。 さて、話を戻します。中性子がどんどんつぶれてどんどん重くなっていくと、どこかで脱出速度が光の速さに等しくなりますよね。秒速30万kmのところです。もうこうなるとこの世で一番速い光でさえ脱出できません。それほど重くなってしまったわけです。これがブラックホールと呼ばれる天体です。 ということは、太陽より30倍以上重い星が存在すれば、ブラックホールが存在する可能性は確実なわけです。そのような星はすでにたくさん観測されています。つまり、ブラックホールは存在する、といえるわけです。  … 余談ですが、中性子星がどんどんつぶれて小さくなっていくと書きましたが、どこまで小さくなるか、という疑問が湧いてきますよね? でも、その質問は現在の物理学ではできないことになっています。^^; 今のところ、どんどん小さくなるという関数の最後を数学上で示すことができないからです。特異点といいます。

共感・感謝の気持ちを伝えよう!

質問者からのお礼

回答ありがとうございます。とても参考になりました。

関連するQ&A

  • ブラックホールの存在を信じていますか?

    銀河の中心には大質量ブラックホールが鎮座しているとか、 超新星爆発の後にブラックホールが誕生するとか、 恒星と連星をなして降着円盤やジェットを形成しているといった話を どの程度、信用していますか? また、ブラックホールについて、どのようなイメージを抱いていらっしゃいますか? 教えて下さいませ。

  • ブラックホールの大きさについて

    ブラックホールの大きさについて 大質量の恒星が超新星爆発した後、自己の重力によって無限に収縮していき、やがて密度無限の特異点となる。 これがブラックホールであるということですが、つまりブラックホールとは点であり、直径などの概念はないのでしょうか? よく大きさは云々と書いてありますが、これはシュバルツシルト半径の大きさのことと考えてよろしいのでしょうか?

  • ブラックホールと特異点について

    全くの素人です。 星に関する本を読んでいて疑問に思ったことがあるのですが、教えて下さい。 太陽より数十倍もの質量を持つ恒星は、晩年期に超新星爆発を起こし、ブラックホールを形成すると、説明されています。 ブラックホールとは恒星が爆縮を起こして形成されたなんらかのコア(縮小しきれなかった星は中性子星ですよね?)からの重力の影響範囲の一部であって、光すら脱出できない部分のことですよね? では、ブラックホール程の重力を形成するに至ったコアの部分は理論的にはどれ位の大きさなんでしょうか?(観測できないからブラックホールなんでしょうし、理論で結構です) また、どんどん縮小していって今の科学理論が追いつかなくなってしまう部分からを特異点と理解しているのですが、どれくらいの大きさからなのでしょうか? 私の頭では無限大に小さくしてしまうと物体そのものが完全に消えてしまい、ブラックホールそのものもないじゃん!ってことになってしまうものですから。。。 私の理解で間違っている部分の指摘も宜しくお願いします。

その他の回答 (5)

  • 回答No.6
  • gungnir7
  • ベストアンサー率43% (1109/2548)

ブラックホールについての詳細な記述はwikipediaが参考になります。 それ以上の数式を求めるとなると専門書を購入した方がよいでしょう。 率直にいって天体観測は歴史が浅く、そこから導かれる結論は生ものなのです。 ブラックホールの存在は数式から導き出された予言だったのです。 アインシュタインの相対性理論は有名ですが、それを基にシュバルツシュルトが 計算式として導いた机上のものでした。 彼は第一次世界大戦中に陣中でこれを導きました。今から約100年前のことです。 そして観測態勢が進歩してブラックホールをはじめ、予言にあったモデルと 状況が一致するものがあちこちで発見されます。 しかし、これらは地球から遙かに離れた場所にあり現実の観測など不可能です。 現在の物理学理論を駆使して理論づけをしているに過ぎません。 実際に机上の理論と観測では違ったという例はたくさんあります。 ブラックホールもこの例に漏れず、存在しないのではという懐疑的な人もいます。 物理学者でブラックホールの実在を否定する人はほとんどいませんが、 細部の理論では見解がかなり分かれる否定派もいます。 遠くの光すら観測できないものの実体など、観測態勢が整ってからわずか50年余では 完全な謎解きをするなど無理があると思いませんか? 現在では暗黒物質が宇宙生成の鍵を握るとして注目が集まっています。 これなんかも10年前は見向きもされていませんでした。 暗黒物質がある程度見通しが立てば、特異点に対して新たな発見があるかもしれません。

共感・感謝の気持ちを伝えよう!

質問者からのお礼

回答ありがとうございます。とても参考になりました。

  • 回答No.5
  • Tacosan
  • ベストアンサー率23% (3656/15482)

まず星の進化の最終段階を考えると, 超新星爆発したあとは 3通りにわかれると考えられています. 1. 何も残らない 2. 中性子星が残る 3. ブラックホールが残る 中性子星には (中性子の「縮退圧」と呼ばれる圧力で対抗できる重力に限界があるため) 質量の上限があります. それを越えると, (今の物理学においては) 重力に対抗できる力が存在しないため特異点へと無限に収縮していきます. その結果できるのがブラックホールです. で, ブラックホールが他の恒星と連星になっていると, 相手からガスを奪い取って「降着円盤」を作ることがあります. ここでは大量の重力エネルギーが解放され, その結果 X 線 (やγ線) で明るく輝きます. 同じことは中性子星連星でも起きますが, 降着円盤の回転速度 (ドップラー効果でわかる) や大きさから「中心星は中性子星としての上限質量を越えている」と判断されると, はれて「ブラックホール」の仲間入りをする... はずです. 最初は Cyg X-I かな. これとは別に, 大きい銀河の中心にはだいたい「大質量ブラックホール」が存在すると考えられています. 例えば天の川銀河の中心は Sgr A* と考えられていますが, この周囲の星団の運動から質量は 400万太陽質量程度と推定されています. ちなみに「自由落下中なら重力は働いている (重力を感じないといっているだけ)」し「プラズマが吹き出すところはまだ脱出速度が光速に達していないから出てくることは可能」です>#3.

共感・感謝の気持ちを伝えよう!

質問者からのお礼

回答ありがとうございます。とても参考になりました。

  • 回答No.4

wikipediaに詳しく載ってます。 観測されてるみたいです。 面白いのは、「地球上で極小のブラックホール」というところです 地球上で??

参考URL:
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%96%E3%83%A9%E3%83%83%E3%82%AF%E3%83%9B%E3%83%BC%E3%83%AB

共感・感謝の気持ちを伝えよう!

質問者からのお礼

回答ありがとうございます。とても参考になりました。

  • 回答No.3
noname#58790

想像図になってしまいますが、 http://www.kagayastudio.com/space/stars/l_07_holes.html ブラックホールに引き寄せられた天体も、超重力によって 高速な運動エネルギーを与えられます。 ブラックホール自体が高速で回転していますので、直線では落下せず、 回転しながら落ちると思います。 回転すれば、架空の力、遠心力により天体には重力が及ばないのではないか? 自由落下中は、無重力なのではいか? 思いの他、問題や可能性、仮説も多いのです。 完全に死の世界であるとも言えないと思います。 (図は、恒星がロッシュ限界で破壊された雲だそうです。) 上下にプラズマジェットの噴出が見られます。 (実際に、#1様の方法で、画像処理して観測しているようです。) 何故、超重力に逆らってプラズマは噴出するのか? まだ良い説明はありません。 物理学では、 超重力の世界では、原子は原子崩壊を起こし、質量だけになります。 この先の超重力をはるかに凌駕した世界は仮説の世界になります。 つまり、超重力。これ以降、 まだ、原子は小さくなる可能性があるのです。

共感・感謝の気持ちを伝えよう!

質問者からのお礼

回答ありがとうございます。とても参考になりました。

  • 回答No.1

ブラックホールは光も吸い込むため、人間の視覚や光学望遠鏡では見れません。 見えないものを見るときには、その周囲の動きで見えないものの存在を推測証明します。 ブラックホールも同じで、そこに落ちるガスや塵などの物質が互いにぶつかって強烈な熱を発します。 それがX線を放つので、光学で見えないものの高温を検知する観測システムで観測することが可能となります。

共感・感謝の気持ちを伝えよう!

質問者からのお礼

回答ありがとうございます。とても参考になりました。

関連するQ&A

  • 中心にブラックホールがない、銀河はあるのか?

    ナショナルジオグラフィックの番組で 『“ほとんど”の銀河はその中心にブラックホールを持つ』という解説がありました。 稀にでも、ブラックホールがない銀河ってありうるのでしょうか?  (超新星爆発を起こしていない巨大な引力をもつ恒星が銀河の中心にあったりするのか?) ブラックホールがない銀河の形成過程を教えてください。 ※私は宇宙のTV番組をたまに見ますが、知識ゼロです。 お手数ですが出来る限り、簡単にお願いいたします。

  • ブラックホールの状態

    ふとした疑問なんですが、重力は地表が最も強いので中心近くはブラックホールではないのじゃないでしょうか? いや圧力はかかってるからブラックホールかな? 例えば私が、ブラックホールに落ちてみます。 どんどん落ちて行きますが、落ちるのは私の話で、外から見てる人にとっては止まってしまうと思います。 そこで、現在、と言う意味ではブラックホールに落ちきった物はないんじゃないでしょうか? 新星爆発が起きた時、内向きの力を受ける中心付近じゃない場所は圧力によって 光速に近い速度で中心(ブラックホール)に向かっていきますが、 それは古いブラックホールでも現在ではまだ爆発を受けた直後の状態として存在してるのではないでしょうか? ではもともと中心だった場所はどうなっているのでしょうか? まだブラックホールになってない、限りなくブラックホールに近いけどブラックホールになっていない状態のような気もします。 と言うか新星爆発の爆発はどこで起きるんだろう。 なんと言うかギリギリ光も抜け出せないかのように見える限りなく特異点に近い特異点じゃない場所と言うような気もします。 よく分かりません。 そもそも爆発の計算の段階からよくわかりません。 よろしくお願いします。 (元からあって回転しなくて静かなブラックホールくらいなら分かるくらいの感じです。ジェット?ナニソレ状態です)

  • ブラックホールを伴う連星系の生成過程は?

       有名な、はくちょう座のX1を初めとして、ブラックホールと推測される天体が連星系を形成しているケースが複数発見されていますが、これらの連星系はどのように形成されたのでしょうか? 現在定説とされる恒星の進化(成長)モデルでは、ブラックホールとなる大質量の恒星は、重量崩壊の前段階で、 赤色超巨星 → 超新星 という過程を通るはずで、近傍に存在する恒星は、この超新星爆発の際に「巻き添え」を食って、一緒に吹き飛ばされるか、遠方にはじき飛ばされると思うのです。  にも関わらず、潮汐力の強い影響を受けるほどの至近距離を公転する伴星が存在しているということは、これらは元来の連星系ではなく、元々別の場所で単独に存在した2つの星が偶然接近した際に互いの重力で捕捉し合って連星系を形成した、と考えないと説明が付かないと思うのですが、この推論は妥当でしょうか?  連星のペアの一つが「中性子星」の場合も同様の疑問が生じますが、同じ解釈でよいのでしょうか?  

  • 超新星爆発による衝撃波の存在期間について

    超新星爆発による衝撃波の存在期間についてですが、具体的に何年ということはわかるのでしょうか?またどのように計算すればわかるのでしょうか? よろしくお願いします。

  • ブラックホールの形状について

    ブラックホールの形状について 表題の通りです。ここではごく一般的な中間質量ブラックホールでのご回答をお願いします。 実際に観測されたブラックホールは存在(観測はできたが、明確に「存在する」とまでは 言えない?)せず、観測上/論理上「~である」としか判断できない様なことも聞いております。 天文物理学など知らない、ズブの素人なので、アホな質問で申し訳御座いませんが、 ご賢人の方々の回答をお願いします。用語の使用方法の間違いも指摘して頂ければ幸いです。 以下、質問です。 1) ブラックホール本体(シュバルトシルツ半径?面)の形状はどの様なものでしょう   ※ 例えば、「面」だとか「球」、「凸レンズ形」等 2) ブラックホールの中身を観測する方法はあのでしょうか?   ※ 素人考えでは、シュバルトシルツ半径に電磁波(光?素粒子?)が突入しても     反射(透過も)しないので、わからない(観測できない)? 3) 見た目に降着円盤がないブラックホールは存在する(観測されている)のでしょうか?   ※ 超新星爆発の反動で、超新星残骸から飛び出し、若干の降着円盤を形成していたが     年月と共に降着円盤上のガスやチリがシュバルトシルツ半径に落ち込んでいった     結果、本体だけになった物など。(爆発となっていますが、実際は爆縮になるから     そんなことにはならない?(伴星があった場合はありえるかな?)) 4) 「3)」にも関係しますが、何かの弾みでブラックホールが移動をはじめると、降着円盤の   形状はどうなるのでしょうか。(まぁ、何もしなくても移動はしているでしょうが…) 5) ブラックホールをフライ・バイ(スイング・バイ)のために利用することは可能で   しょうか。   ※パっと考えると、近寄っただけで、人口衛星などはペシャンコになりそうですが… なぜ、この様な質問をしたのかは、某SF映画を見て「それは無いやろ?」と思えた からです(主に、質問の 1)、2)、4)、5) です)。まぁSFでの表現上仕方ないのかと 思えなくもないですが、自分的には納得できないもので(某都知事原案?のアレですわ)。 お手数ですが、ご回答の程宜しくお願い致します。

  • ブラックホールの誕生について

    ・ブラックホールはなぜ恒星の爆発でなくてはならないのですか ・爆発によってなぜ重力が急激に増大して星は萎縮するのですか ・恒星の大きさによって、ブラックホールにならないものがあるのはなぜですか ・恒星はなぜ爆発するのですか。また、その爆発の原理はどのようなものですか 初心者です、簡易な解説をお願い致します

  • 超新星爆発って心配じゃないの???

    以前、他の質問に対する回答で、 「1000光年以内の場所で超新星爆発が起きた場合、太陽系は瞬時に蒸発する。」とか、「素粒子の単位まで分解される。」とか、書いてありました。 1000光年といえば、銀河系の直径の1% 。これはかなり広い範囲であり、恒星も数万個のオーダーで存在するような気がします。その中には超新星爆発を起こす可能性のある星が沢山あるのでは? ということは、超新星爆発による太陽系の消滅は、現実に起こりうることなのでしょうか? またその確率はどの程度なのでしょう?  心配してみてもはじまらないことはわかるのですが、気になりだしたら止まりません。誰か詳しい方、よろしくお願いします。なお当方は、多少、物理天文の知識があります。

  • ブラックホール

    終わりの近い星の中心にできるという、ブラックホールはなんでも吸収してしまうそうですが、ブラックホールには原子というか物質が存在できるんですか? 変な質問ですみません。

  • いつ、ブラックホールが誕生するのでしょうか?

    お世話になります。 本当にあるのか無いのかがよく解りませんが、ブラックホールがあるとすれば、その誕生の瞬間のことが知りたいと思っています。 太陽より10倍以上の質量を持つ恒星が核融合で作ることができるのは「鉄」までで、それどころかこの「鉄」は、それまでこの恒星が核融合で放出してきた全てのエネルギーを吸収し、爆縮を起こさせます。 爆縮した恒星は、その反動で爆発に転じて超新星になります。この爆発の中でなにやら複雑な核反応が引き起こされて「鉄」より重い、金やら鉛やらの元素を作りながら、広大な宇宙空間へ拡散されていきます。 その結果、ブラックホールだけが取り残されるらしいのですが、これで合っていますでしょうか?。 合っているとすれば、核融合で「鉄」が作られる以前では恒星は爆縮したり、爆発もしないということになると思うのですが、では「鉄」がどのくらい生成されれば恒星は超新星になることができるのでしょうか?。 もっと知りたいのは、作られた「鉄」が恒星のエネルギーを奪い、爆縮させる段階ではまだブラックホールの誕生までに至らないと思うし、爆発した後では既にブラックホールが出来上がっていると思うのです。だったら、いつ、どの段階でブラックホールが誕生するのだろうかということです。 このことでいつも頭の中がモヤモヤしています。どなたか、ど素人の私に知恵を恵んでいただけないでしょうか?。

  • ブラックホールは存在できるのでしょうか?

    始めまして、 ネットや書籍(初心者でも解るレベル)にて、ブラックホールについて調べていますと良く以下のような説明が出てきます。 ブラックホールは体積0、質量無限大で無限に光さえ落ち続けるとありますが、無限に落ち続けるとは宇宙を2次元にたとえて、重いものほどその面が沈見込むイメージで、ブラックホールはその沈見込が無限に続いてるとイメージすればなんとなく解るのですが、体積0と言うのが良くわかりません。体積がゼロならそもそもこの宇宙に存在していない事になるような気がするのですが?。それでもブラックホールの回りに影響をあたえている以上やはりそこに存在しているのでしょうか?。 光は静止質量ゼロですが光が静止することは無いと思いますし周波数分のエネルギーがあるので質量もあるので重力に捕らえられるのもなんとなく解ります。 なぜ光(光子)は静止できないのですか?、素粒子は全て静止状態は取れないのでしょうか?それとも光子だけ特別なのでしょうか? 説明が下手で申し訳御座いませんが、よろしくお願いいたします。