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

No.2 ベストアンサー 回答者： dondoyaki 回答日時： 2011/02/04 16:05

・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

爆発がブラックホールを生み出すのではなく、ブラックホールになる要素のある恒星の末期に極超新星爆発が起こるのです。
極超新星爆発前にすでにブラックホールが発生しているという説もあります。


・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
ブラックホールになるには大きさではなく質量が関係しています。
核融合で鉄が作られるほどの質量の恒星である事。
中性子の芯が作られ、重力崩壊する規模の質量がある事。
ある程度の規模が無ければ条件が揃わないということです。
大きくなくても伴星からエネルギーを吸取り蓄積する恒星もあります。



・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
太陽の約８倍の質量をもつ恒星は最終的には核融合で鉄を作り出します。
これまで膨張してきた恒星は力を失い縮んでいきます。
すると中心に固まっていた鉄が高温になり原子核が崩壊します。
膨張する力を失った鉄は急激に縮んでいきます。これが重力崩壊です。
中心では鉄の原子が分解され高温の中性子の芯が形成されます。
中性子の芯の周りの鉄の層は収縮を続け中性子の芯と衝突します。
衝撃波は鉄の層をゆさぶり鉄の原子を分解していきます。
中性子の芯はニュートリノを出しながら縮んでいきます。
芯から放出されたニュートリノは衝撃波の勢いを強め鉄の層を突破し、衝撃波は周囲の原子を再構築します。
衝撃波が恒星の表面に達した時、星全体が爆発を起こします。これが超新星爆発です。
残ったのは中性子の星です。

太陽の２５倍以上の質量の恒星では、中性子の芯の質量が起きくなり過ぎて自重により崩壊し重力崩壊します。
こうなると伸縮を止める力は無くなり際限無く伸縮していきます。
発生したブラックホールが高速回転している場合、
周囲の物質を巻き込んで円盤を作り、中心からジェットを放出します。
これがガンマ線バーストです。
中性子の芯は収縮し続け、問題となる範囲を超えます。シュバルツシルト半径です。
シュバルツシルト半径を超えて収縮した恒星、これがいわゆるブラックホールです。

No.3 回答者： dondoyaki 回答日時： 2011/02/04 16:11

２です。

誤字訂正です。

太陽の２５倍以上の質量の恒星では、中性子の芯の質量が起きくなり過ぎて自重により崩壊し重力崩壊します。
こうなると伸縮を止める力は無くなり際限無く伸縮していきます。


（訂正後
太陽の２５倍以上の質量の恒星では、中性子の芯の質量が大きくなり過ぎて自重により崩壊し重力崩壊します。
こうなると収縮を止める力は無くなり際限無く収縮していきます。

No.1 回答者： cozycube1 回答日時： 2011/02/04 13:19

>・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

>・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

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%81%92%E6%98%9F

の「形成と進化」のところ、そこからリンクされている「超新星爆発」、

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E8%B6%85%E6%96%B0% …

の「II型」のところで、だいたいの感じを掴んでいただけると思います。重力崩壊してブラックホールになるほどだと、こういう過程を経てしまうということで、結果論ですね。

>・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

　星が収縮（萎縮する）仕組みは上記参照です。

　仮に上記を無視して、ある星が静かに収縮して行ってブラックホールになるとします。その星から一定の距離の地点からこれを観測しているとします。星が収縮しても、その地点で観測される星の重力は変わりません。

　たとえば太陽はブラックホールになりませんが、仮に強く圧縮してブラックホールにできたとしても、周りを公転している地球などの惑星は、まったく公転軌道などに変化なく、そのままブラックホールとなった太陽の周りを回り続けます。

　SFなどでブラックホールになったとたん、重力が急に強くなるような描写を見ることがありますが、あれはSFの嘘です。

>・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

　上のリンク先で述べたように、一定以下の質量の星がそのようには変化しないからです。
　ブラックホールになるだけの質量がどれほどか、これはトルマン・オッペンハイマー・ヴォルコフ限界と呼ばれます。これ以上だとブラックホールになります。
　ちなみに白色矮星でいられる星の質量の上限をチャンドラセカール限界と呼んでいます。
　核融合で燃える恒星になる質量の限界には、特に名前はついていないようです。