【簡単解説】ブラックホールとは?【特徴・構造・でき方など】

【簡単解説】ブラックホールとは?【特徴・構造・でき方など】 天体

ブラックホールという言葉を聞いたことない方はあまりいないのではと思いますが、どういうものなのかよくわからない方は多いと思います。

  • どんな構造している?
  • どうやってできる?
  • たくさんある?

ご紹介します。

ブラックホールとは?

密度がすごく高く、重力が強すぎて、秒速30万kmの光ですらその重力に勝てず吸い込まれてしまう天体のことです。

ブラックホール周辺では光が重力に勝てないのでブラックホール自体は黒く見えます。

下記がブラックホールの想像図です。

Wikipedia

そして、下記が実際のブラックホールの写真です。

Wikipedia

実はブラックホールは2019年4月に初めて撮影できたと発表したばかりです。

予想していたブラックホールとほぼ同じような見え方をしています。

ブラックホールの構造

ブラックホールはほかの天体と違って直接的に観測することができませんが、他の天体との相互作用などによって間接的に観測されており、いくつか特徴的な構造がわかっています。

特異点(Singularity)

ブラックホールの中心部分には、密度・重力が無限大である天体=特異点があるとされています。

そして、ブラックホールが自転しているかどうかで特異点の形が変わります。

自転していない シュヴァルツシルト・ブラックホールは特異点は中心にあり、自転しているカー・ブラックホールは特異点は中心部にリング状に存在しています。

事象の地平面(Event Horizon)

光が脱出できるぎりぎりの距離にあるのが事象の地平面です。

事象の地平面よりも内側に入ると巨大な重力によって光は外には出られなくなるので、事象の地平面より内側は黒く見えます。

ただ、事象の地平面に何かあるわけではなく、特異点はもっと内側にあるので、そこまで落ちていきます。

そして、特異点から事象の地平面までの距離をシュヴァルツシルト半径と言います。

Wikipedia

降着円盤(accretion disk)

ブラックホールの周りには、ブラックホールに落ちていくガスや塵でできた円盤があることがあります。

Wikipedia:降着円盤イメージ

ちなみに、ブラックホールから上にまっすぐ伸びているのは宇宙ジェットと呼ばれる現象です。

これもブラックホールの特徴ですが、どのように発生するのかははっきりわかっていないようです。

ブラックホールのでき方

太陽の数倍程度の重さの恒星は赤色矮星から白色矮星になり、最後は冷却されて死にます。

太陽の8倍以上の重さの大きな恒星が死ぬときは超新星爆発という最後を迎え、中性子星などの密度の高い小さな天体が残ります。

そして、太陽の約30倍以上にもなる巨大な恒星が超新星爆発を起こして死ぬと、中性子星としての形も維持できないほど重力が大きいので、中心に向かって永久に縮み続けブラックホールができます。

Wikipedia:超新星の残骸

ブラックホールの数

ブラックホールは太陽の約30倍以上の恒星が死ぬと出来上がるためたくさんあります。

人間が観測することが今まで難しかったのでそもそもブラックホールはあるのかというレベルでしたが、恒星の数はかなりの数あるのでブラックホールもたくさんありますしこれからも増えていきます。

例えば、銀河系の中心にはだいたい大きなブラックホールがあるので、銀河系の数=1000億個のブラックホールは少なくともあると考えられています。

ブラックホールに関するニュース

2019年4月10日:ブラックホールを初観測

イベント・ホライズン・テレスコープという地球上の8つの電波望遠鏡を使って、初めてブラックホールとその影を直接観測して画像にしました。

URL)https://alma-telescope.jp/news/press/eht-201904

2016年2月11日:重力波の初検出

重力波とは、重力によって生じた時空のゆがみが波のように伝わる現象であり、アインシュタインが約100年前に一般相対性理論で予言していたものです。

重力波はブラックホール同士の衝突などで発生することが期待されていたため、初検出により理論が証明されたことになりました。

URL) https://www.nikkei.com/article/DGXZZO97204090S6A210C1000000/

参考)Wikipedia

参考までに

もっと詳しくブラックホールを知りたい方は下記の動画がおすすめです。

Black Holes Explained – From Birth to Death

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