ブラックホールについて

Question

ブラックホールに飲み込まれた瞬間その星はどうなるのですか？

yamari · Accepted Answer

質問の回答としてはsubarupapaさんの「つぶされ、分子が形を留められなくなる」などが中心になるでしょうか。

ブラックホール（BH）に飲み込まれる星には恒星と惑星の両方が考えられますが、どちらも自己重力で形を保っているものです。これらがBHに近づくと、BHのきわめて強い重力に引っ張られることになりますが、その重力があまりにも強いため例えばBHに一番近い箇所と一番遠い箇所（要するに進行方向の前側と後ろ側）に働く重力には大きな差ができます。これは重力が距離の二乗に反比例（GMm/r^2）するためです。BHに近い部分ほど強く引っ張られるため星は引っぱり力に耐えられず前の方から分解してしまいます。この力を朝夕力といいます。

さて、分解された星はどんどん細かくなってBHの重力中心に落ちていきます。BH中心部ではあまりにも重力が強いために前述のように「つぶされ、分子が形を留められなくなる」なります。分子の結合力を超える重力が分子の構成成分（原子など）に働けば分子が壊れるのは当たり前ですね。さらに原子もつぶれてしまいます。

・・・と、私にわかるのはこの程度です。中途半端ですみません。

DC1394 · Answer

こんにちは。

GUNDAMUさんはブラックホールに種類があるのをご存じでしょうか？

ブラックホールには質量・回転・電荷の三つの性質があり、これを「ブラックホールに毛が三本」などと表現します。

この４つのブラックホールを箇条書きにしますと、
・シュワルツシルド・ブラックホール
（質量あり・回転なし・電荷なし）
・カー・ブラックホール
（質量あり・回転あり・電荷なし）
・ライスナー・ノルドシュトルム・ブラックホール
（質量あり・回転なし・電荷あり）
・カー・ライスナー・ノルドシュトルム・ブラックホール
（質量あり・回転あり・電荷あり）

となります（これらの名前は方程式を解いた人物にちなみます）。

単純なシュワルツシルド・ブラックホールの場合、
その内部の特異点はブラックホールの中心に位置しており、
ブラックホールに飲み込まれた物体は必ず特異点に触れることになります。

おそらくこの場合、その物体は物質の最小の構成要素である11次元の「ひも（あるいは膜）」
のレベルまで分解されてしまうと思われます。

この「ひも」はプランク長さ（
0.000000000000000000000000000000001メートル）で、
現代物理学ではこれ以下の世界について何も語ることができません。

実際、超弦理論によれば、ブラックホールの特異点では物質はこのレベルにまで分解されているとされています。
（あくまで仮説にすぎないことに注意してください。
ブラックホールの内部は観測不可能で、理論による知見もほとんど得られていません。
これは超弦理論が未完成であることによります。）

しかし、このほかのブラックホールの場合、特異点はリング上に分布しているので、
ブラックホールの内部に落ち込んだ物体は、うまくいけば特異点に触れずにすむかもしれません。
この場合、その物体はどうなるのでしょうか？

驚くべきことに、その物体は「別の宇宙」に飛び出してしまうとされています。

この宇宙と宇宙をつなぐ「橋」のことを「アインシュタイン－ローゼンブリッジ（あるいはワームホール）」
といいますが、
これは方程式の解の知見から得られたもので、実際に存在するブラックホールがこういった性質をもっているかどうかは不明ですし、
これに否定的な物理学者も多くいます。

後ほど紹介するサイトでも、この説には否定的です。

しかしこれが本当ならば、あるいは人類は種として無限の寿命を手に入れられるかもしれません。

この宇宙は遙か遠い未来に死を迎えることが知られていますが、
この宇宙から脱出できるのならこれは問題になりません。
脱出した先の宇宙でも同様のことを繰り返せば、
人類は無限の寿命を手に入れたことになります。

もちろんNo.3の方やNo.4の方がおっしゃっている潮汐力の問題などは山積みですが、
すくなくともこの説は良いSFを生み出す下地にはなっているでしょう。

参考URL:
http://www.geocities.co.jp/SiliconValley-PaloAlto/9654/b_h/bhstory1.html
http://www.geocities.co.jp/SiliconValley-PaloAlto/9654/b_h/bh_q6.html
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%97%E3%83%A9%E3%83%B3%E3%82%AF%E6%99%82%E9%96%93
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E8%B6%85%E5%BC%A6%E7%90%86%E8%AB%96
http://spaceinfo.jaxa.jp/note/shikumi/j/shi104_warmhole.html

DC1394 · Answer

こんにちは。

ANo.1の方の疑問はブラックホールの奇妙さの一面をついています。

アインシュタインの一般相対性理論によると、ブラックホールのように非常に強大な重力を持つ天体のもとでは、時間が「凍り付く」とされています。

これを理解するために、ある勇敢な（そして無謀な）探検家がブラックホールの中に探検に行くとしましょう。
その探検家は、ブラックホールに落ちる際、10分ごとに携帯電話で連絡をしてくる手筈になっています。

さて、彼はブラックホールに落ちていきますが、10分ごとに連絡をしてきます。
最初のうちは10分ごとの定時連絡がきちんと届くのですが、そのうちなぜか定時連絡の間隔が大きくなります。

相手との距離の増加による時間の遅延を勘定に入れても、定時連絡の間隔の延びはそれを上回ります。

ブラックホールに近づくにつれて、定時連絡の間隔は1時間、1日、1ヶ月、1年・・・と延びていきます。

そして、ついに、定時連絡はこなくなります。

しかし、無謀な探検家はきちんと10分ごとの定時連絡を欠かさず守っていました。

これはどういうことなのでしょう？

アインシュタインは、重力が作用すると時間は「遅れる」と結論づけました。
(実際は地球でもこの効果はあるのですが、地球程度の重力ではそれがあまりに小さくわからないだけです）
これが探検家の連絡が遅れたことの理由です。

つまり、探検家の「10分」は我々にとっては何倍にも相当するのです。
ブラックホールの「事象の地平面」に近づくほどこれは顕著になり、最終的には、「10分」は我々にとっては「無限大」の時間になってしまいます。

つまり、宇宙の終焉まで待っても、探検家の「10分後」の定時連絡は届きません。

一方、探検家の立場で見ると「10分」は普通に「10分」なのですから、ブラックホールの事象の地平面にぶつかるまではそうたいして時間はかかりません。

仮に探検家が事象の地平面にぶつかるまでの時間が数時間だとすると、
恐ろしいことに、その間に宇宙は終焉を迎えてしまいます（時間が無限に遅れるということを思い出してください）。

何が言いたいかと言えば、落ち込む対象の外から見る限り、ブラックホールには有限時間では、なにも吸い込まれないのです。

しかし落ち込む対象からすれば、有限の時間でブラックホールに吸い込まれます（ついでに宇宙が終わるというおまけ付きです）。

ブラックホールの神秘がわかっていただけたでしょうか？

First_Noel · Answer

強大な潮汐力（星のあっちの端とこっちの端とで働く
力の大きさが異なるために生じる星を引き伸ばそうとする力）によって，
細長く引き伸ばされつつ原子レベルまで砕かれて，
そして中心の星に向かって落ちて行きます．

そのあとはどうなるのですか？と言うＮＨＫ司会者に対し，
「んなもん，中心の星に激突するんですよ」と佐藤文隆氏は言い切りました．
でも「事象の地平線」より向こう側って，我々，知る由がありません，
なぜなら事象の地平線で我々の知っている物理法則が破綻するからです．

なお，＃２さまおっしゃられている「Ｘ線」は，引き伸ばされつ砕かれつしているときに，
物質同士が高速にすれあうことで発生する熱によって高温となります，
高温になると電磁波を出します（黒体輻射），それがとても高温なので，
Ｘ線程度の波長の電磁波が出て来ます．

subarupapa · Answer

そもそもブラックホールとは何かから説明が必要そうですね。
天文現象としてのブラックホールはある重さ（おおむね太陽の３倍）の星の残骸のうちで、赤色巨星となって爆発しないで、逆に重力に負けてどんどん小さくなったものとされています。
この星の残骸は観測不能です、なぜならばブラックホールを中心としたある距離（Ｒ＝２ＧＭ／ｃ＾２シュバルツシルド半径）より近くなると光でさえ重力から脱出できなくなるからです。
ブラックホールの近くでは
・物質が分子や原子の姿をとどめていられない
・時間や空間がゆがんでいる
事は天文現象から分かっています
ブラックホールは連星の１つである場合も多く、周囲から近づいた物質が渦巻いて吸い込まれているらしいです。
つぶされ、分子が形を留められなくなる課程で出たとされるＸ線は観測されています。

私の説明はこれが限界です
ここから先は物理学の先生かＳＦ作家のの領分です。

uhee_morihiko · Answer

全く素人なので先に謝っておきます。
ただ、とっさに思ったのですが、瞬間という概念すらなくなるのではないかと思いました。
いったいどの時点で「飲み込まれた」とするのでしょうか？

ブラックホールについて

質問の回答としてはsubarupapaさんの「つぶされ、分子が形を留められなくなる」などが中心になるでしょうか。

こんにちは。

こんにちは。

強大な潮汐力（星のあっちの端とこっちの端とで働く

そもそもブラックホールとは何かから説明が必要そうですね。

全く素人なので先に謝っておきます。

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