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ブラックホールが見えないと言われるのはなぜ？
別のスレッドで学んだ事実ですが、宇宙年齢が137億年の現時点では、ブラックホールのシュバルツシルト半径は、その天体の半径よりも小さいとのことです。 つまり、「ブラックホールが、、」云々されるときに、このブラックホールとは、天体に内包されており、宇宙空間に事象の水平面が露わになっているのではありません。 イメージをハッキリさえるために、種無しビワと種有りビワをの断面図を比べてみましょう。 http://www.mboso-etoko.jp/cec/data/images/tanenashi.jpg 図の左にある種無しビワが、通常の天体（＝ブラックホールを内包していない）で、 図の右にある種有りビワが、ブラックホールを内包してる天体で、俗に”ブラックホール”と呼ばれます。 そこで、質問です。 俗に、ブラック・ホールを内包している天体は見えない（電磁波で観測できない）と言われるのですが、その理由はなんでしょうか？ 常識的考えてると、ビワが種を内包していようが、内包して無かろうが、外見は同じで、電磁波による観測に関しては同じである（＝見える）と考えられるのではないでしょうか？
- Mokuzo100nenn
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- 天文学・宇宙科学
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- ok9608
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まだ閉じてはおられないようですので。参考までに。 本日（7/3）、J:COM HD TVのPM８～９でBHの特集をやっておりました。主にはミチオ・カクという物理学者の説明で進められており まとも科学番組とおもわれました。それによるとBHについては 略次のように認識されつつあるようです。 (1)BHは１０億以上存在するようだ。 (2)大型銀河の中心にはMHがある。あまのかわ銀河（太陽系を含む）の中心にも大型BHがるようだ。多数の近傍の恒星の動きから推定される。 (3)ビッグバンののち星雲が誕生したときに多数のBHも誕生し それらBHの成長と銀河の成長が相まって今日まで来ている。 (4)クエーサーはBHの発生の初期段階にあたり一挙に物質・エネルギーをのみこめず余剰分を回転軸方向にジェット放出しているようだ、しばらくすると 安定期にはいり ジエット放出はなくなり クエーサー観測はできなくなる。クエーサーの発見と消滅は年間に相当数観測され 現在もBHが盛んに誕生しているようだ。 (5)BHの誕生は 恒星（星雲）の核融合エネルギー放出のエネルギー源がなくなり 重力とのバランスが崩れ 重力崩壊が原因とされている。 (6)宇宙の成長・構成にBHは大きく関わっていることは間違いないようだ。 以上 失礼しました。
- yama_3781
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＞ブラック・ホールを内包している天体は見えない 質問を私なりに解釈 ＢＨに落ち込むのに時間がかかる 「この宇宙の有限の時間ではＢＨに落ちている途中の物体が見えるはず」 と言う質問だとすれば まだまだ落ちている途中の物体は存在する（こちらから見て） しかしそこから発する電磁波は赤方遷移を起しており たとえ地球に届いていてもぼぼ直流レベルであり観測する手立てがない だからＢＨ自体は見えない。
お礼
有難うございます。 質問自体、ブラックホールの生成所要時間に関して、よく理解できずに質問しておりました。
- ok9608
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No.6です。御返答ありがとうございました。 そのなか、カー型ブラックホールのご指摘は 正しいと思います。 おおきな問題は BHにしてもビッグバンにしても物理学宇宙の果にしても まだまだ完結した学問にはなってない とういうことだとおもうのです。 どうするかですが（蛇足です）が、最新の正しい知識を本カテも含め拾い集めるしか ないと思います。ところが チョイかじりの エエカゲンな言説で 説明を堂々とする 輩もいるのです。論理学系（数学、物理、科学、一部哲学・・・）は それなりの説明 と理解で 話はまとまると思ってます。そのためには OKWAVE域においても多くの 専門家に参加して欲しいところです。
お礼
有難うございます。 ブラックホール生成の所要時間に関して、オーダーエスティメイトでも良いので、具体的な数字で示してくれる人がいると理解が深まると思います。 諸説は生成プロセスに関して憶測を述べていますが、そのプロセスの所要時間が無いために、宇宙年齢137億年時点でBHが存在するのか、あるいは全てが生成過程であって、シュバルツシルト面が顕になった恒星は無いのか、その辺が理解できないのです。
- 中村 拓男（@tknakamuri）
- ベストアンサー率35% (674/1896)
>俗に、ブラック・ホールを内包している天体は見えない（電磁波で観測できない）と言われる BH は電磁波で間接的に様々な形で観測されてます。 例： ・昨年 ISS で JAXA が巨大BHに恒星が飲み込まれたと思われる現象を X線で観測してます。 BHの潮汐力で粉砕された恒星が、BHを周回しながら吸い込まれるとき、 ガスが加熱され、X線が放出されたと推定されています。 http://www.jaxa.jp/press/2011/08/20110825_maxi_j.html BH自体は光らないけど、周囲に物質が有れば、そこから莫大な電磁波が 放射され、BHの存在を示します。 ビワではなくて、円盤のイメージが正しいと思います。
お礼
有難うございます。 ＞BH自体は光らないけど、 なぜBH自体は光らないとお考えですか？ 宇宙年齢137億年（137億年未満）の時点で、事象の水平面が既に顕になっているとお考えですか？
- ok9608
- ベストアンサー率38% (50/129)
木造さんの質問に誘われて少しブラックホールについて考えてみました。もっとも私の考え正解がでるとは思っていませんが何かのヒントになるかもと思って書いております。お許しを。 (1)、ブラックホールはなぜ見えないか、ということですが そもそもブラックホールの定義は 全ての物質、エネルギーを吸収するモノですから 外から観測する手段がかなり限定されていると思います。光（電磁波）は全て吸収されるわけですか 内部からの光は外には出ていけなく 観測できません（見えません）。 (2)、外部から発光物体が内部に向かって落ち込む場合ですが ブラックホールの地平線に向かって光であっても速度がゼロになり 無限大時間を要するとなります。この理解は 地平線からの光は無限大時間かけても 外部からは観測できないとなります。これがブラックホールは観測できない ということでしょう。 (3)、(2)の理解でいくとブラックホールは外からの観察では無限大時間をかけないと粒子（光をふくむ）が地平線に到着しなく ブラックホールの成長とか生成ができない という理解につながります。現実にブラックホールがあるらしい といわれる観測事実に沿って考えると この理解はおかしいと思います。私の理解は、こうです。光（光源体）が地平線に漸近すると 光（観測される）は強力な重力のために赤方偏移し ある限界を超えると観測不可になります。地平線に届くまえに 観測限界があるということです。観測はこの限界内であって その中にブラックホールがあるはず であるとしていると思うのです。有限時間内での観測可能なものはブラックホールの近傍ということと思います。ロケットに人が乗りブラックホールに突っ込んだとします。外からは有限時間内に観測できなくなりブラックホールに突入したと理解されます。ロケット内の人はロケット内時間（有限）で出来事の経験をし地平線を突破し中心に向かうと思います。問題はあります。中心の一点は理論的に特異点という密度無限大になっているのです。これは理論が未完であるということと思います。例えば無限小の体積はなく最小値を持つ量子化理論で解決していくのではと思っています。 (4)、ブラックホールの解説としては 理研の www.riken.go.jp/r-world/info/release/press/2001/011003/...巨大ブラックホール誕生の謎解明へ がよくできているように思います。戎崎さんによると現在もこのシナリオは生きているということでした。 以上大変失礼しました。
お礼
ご回答ありがとうございます。 ＞地平線に届くまえに 観測限界があるということです。 カー型のブラックホールでも、自転軸の方向（南極と北極）では、事象の水平面（シュバルツシルト半径以上）であれば、観測できるのではないでしょうか。 ＞中心の一点は理論的に特異点という密度無限大になっているのです。これは理論が未完であるということと思います。 この点に関しては、全く同感です。自然界が数式の計算通りになっておると予想する未熟な発想じゃないかと思います。まだ知らないパラメーターがあるだとうということを認めないといけないですね。
- 雪中庵（@psytex）
- ベストアンサー率21% (1064/5003)
ブラックホールとは、その天体の引力からの脱出速度が 光速になる事です。 地球からの脱出速度は、11.2km／秒であるところ、 30万km／になれば、ブラックホールになります。 光速以上の速度はない以上、その天体からは何も 出られません＝見えなくなるのです。 ある程度均質な物質によって成る天体において、 その「脱出速度が光速になる地点」＝シュバルツシルト 境界は、「内蔵される」形では発生しません。 内部での引力は、その地点から重心（地球の中心） までを半径とした仮定的な球体の質量によるからです （球殻の内部空間は、どの地点であれ無重力）。 ある密度の物体をどんどん大きくすると、ある時点で “表面”にシュバルツシルト境界が発生し、そこからは 大きくするほどに天体表面から外に広がります。 つまり、密度が小さくても、大きくすればブラックホール になるのです。 それゆえ、この宇宙の密度でも、（見えない質量も考え れば）宇宙全体がブラックホールになり得るのです。 その場合、先ほど述べたように、内部では通常の重力 であり、ただそのシュバルツシルト半径の彼方に特異点 が発生するのです。 それは、宇宙がどこまでも続いていても同じであり、 その「どこまでも続く宇宙」のどの点においても、自分を 中心とした特異点＝ビッグバン宇宙が観察されるのです。 その半径は、宇宙年齢光年であり、原理的には光速＝ 時間が過ぎないところ、階層現象表面的に捉える時に 生じる非光速性に応じて時間が流れる事において、 認識可能性が自我仮説（経験=時間の流れ=過去(超光速) =時間軸）と時空仮説(予測=空間の広がり=未来(光速下) =空間軸)の相補分化において、意識を生ずるに足る進化 を可能にする時間的長さであり、その137億年の進化は 我々の内包する階層現象性に折りたたまれている。
お礼
あ
別スレッドでお答えしましたが、お分かり頂けていない点があったようです。これは私の説明が悪かったのです。大変申し訳ありません。 >ブラックホールとは、天体に内包されており、宇宙空間に事象の水平面が露わになっているのではありません。 そうではありません。重力が最大になるのは、物質（＝エネルギー密度）がある天体表面になります。 アインシュタインの方程式を使わずとも、ニュートン力学で確認できることですが、球対称の天体の重力は、表面で最大になります。 たとえば、その天体に穴を掘って中心に向かうと、だんだん重力は小さくなっていきます。 要は、天体表面より中心に近い位置では、その外側の質量による重力は打ち消されてしまうのです。中心からその位置までの距離の球対称質量による重力となります。 それが、天体表面の重力を重視する理由です。決して、表面重力より強い重力が内部にあるわけではありません。 これは、ブラックホールになるべく重力崩壊している天体に外から物質が降り積もっても同じです。 降り積もって行く物質に対する重力が強くなって、それが重力崩壊を起こしだすと、そこが表面となります。そこの重力が最大となります。もちろん、そこより中心に近い位置では、新たな表面よりは重力は小さくなります。 ですので、ブラックホールたりえる重力崩壊した物質について考えれば、物質の流入によって、事象の地平面が天体の内部や外部に関わらず、顕わになることはありません。 もちろん、地球の大気が地球の重力にはさほどの影響が無いように、降着円盤（高密度圧縮のために百万～億度オーダーの熱を出す）ですら、ブラックホールの重力的として、事象の地平面的には影響しません。 天体は球対称ですから、球で述べますが、球の密度が一定以上でなければ、事象の地平面は顕わにはなりません。 実は球でない物体が収縮してもブラックホールになれないことは、言い換えればブラックホールができる為には、自転のため楕円になることを含めて、なめらかな楕円体以外に無いことは、計算上では証明されています。 それには中性子星の縮退安定以上に、球内部が物質で満たされ、その全てが重力崩壊する密度が必要です。 そのとき、無限大の時間後に表面に現れるのが、事象の地平面だということです。決して、先に内部に事象の地平面ができたりはしません。
お礼
ご回答ありがとうございます。 宇宙年齢137億年の時点でも、すでに事象の水平面が顕になっている天体が見つかったのですか？
- 中村 拓男（@tknakamuri）
- ベストアンサー率35% (674/1896)
>回答者さんが仰る状態に達するのは、 >「無限の時間経過後」だそうです。 BHに近づくものが微小ならそうなります。 でも、あるていど重さが事象の地平線に蓄積されると、 重力の相互作用によって事象の地平線の方も変形して 物体を飲み込んでしまいます(事象の地平線の膨張)。 なので無限の時間は必要ありません。
お礼
再度の回答ありがとうございます。 有限の時間では、 天体の半径＜シュバルツシルト半径 にはならないと言う人がいたり、 有限の時間で、 天体の半径＜シュバルツシルト半径 になると言う人がいたり、 天文物理学の世界ってのは、まだまだ、開発途上なんですね。 それはそれとして、ブラックホールが天体に内包されている場合、つまり、 天体の半径＞シュバルツシルト半径 の場合は、見える（＝電磁波で観測することが出来る）とお考えですか？
- 中村 拓男（@tknakamuri）
- ベストアンサー率35% (674/1896)
>宇宙年齢が137億年の現時点では、 >ブラックホールのシュバルツシルト半径は、その天体の半径よりも >小さいとのことです。 ありえないです。 強力な重力で内側に潰れて事象の地平線に飲み込まれるでしょう。
お礼
有難うございます。 ＞強力な重力で内側に潰れて事象の地平線に飲み込まれるでしょう。 最終的にはそうなりますが、事象の地平面の近傍で時間の進み方が遅くなるので、回答者さんが仰る状態に達するのは、「無限の時間経過後」だそうです。したがって、ビッグバン仮説に立脚する現代天文学では、宇宙年齢137億年の現時点では、回答者さんが仰る状況にはなっていないそうです。
- 植松 一三（@jf2kgu）
- ベストアンサー率32% (2268/7030)
ブラックホール自体は見えませんが、 ブラックホール自体を観測する事は出来ます なぜブラックホール自体は見えないのかと言うと、 光さえも、実像の地平面を超えて入ってしまった場合には出て来れませんので 見えないわけです ではなぜ観測出来るのかと言うと、連星などから星を構成している物質が流れ込んで 部っすつ増資がぶつかるなどして、摩擦熱が起き、その時にＸ線が出てきます そのＸ線を観測して、発見されたのが、はくちょう座Ｘ－１です これと同じ事が、銀河で起きていますが銀河の場合には、中心部が厚くなっていますので 星等が邪魔して直接の観測はできませんが、中心部から出るジェットなど、中心にブラックホールが無いと説明できない 銀河も有ります≪クウェーサ―など≫ ブラックホールを内包している天体と有りますが、 ブラックホールに成るのに必要な、質量とは、太陽の３０倍必要とされています その星がブラックホールを内包していたら、ブラックホールに星自体が吸収されてしまいますので、 ブラックホールを内包している天体とは銀河以外考えられません 又銀河も中心部では星等が常に吸収され続けています はくちょう座Ｘ－１も中心の星は星として存在を確認できないが、降着円盤と言われる付近から出るＸ線を観測する事は出来ますが、Ｘ－1自他尾を観測する事は光さえも出て来れないので不可能です 上記の事からブラックホールを内包している天体とは降着円盤か、銀河の事ではないでしょうか ただまだ降着円盤も観測自体は出来ていません、 理由はそこまで、解像度が無い為に、降着円盤の発見に至っていません 又銀河の中心付近も、解像度の問題の他に、ハローと言われている銀河中心付近のふくらみによって、有るとされている降着円盤は観測されていないわけです
お礼
回答ありがとう材ます。 「実像の地平面」ってのがあるんですね！
お礼
有難うございます。