ブラックホールは、何故黒色なのですか。品物を飲み込むようですが、光も飲み込むのですか。

A 回答 (7件)

 ブラックホールがすべてを飲み込むというよりも、ブラックホールの近くのものはいっさいが出てくることが出来ない、という方が正しいです。


 ブラックホールは、天体が重力崩壊したものです。重力崩壊とは、天体は自分の重力で縮もうとするのですが、恒星の場合はガス圧や電子、中性子の反発で大きさを保っていられます。ですが、ガス圧が低くなり、また質量に比例する重力が非常に大きい場合、その重力によって恒星は崩壊し、どんどん縮んでいきます。これを重力崩壊といいます。
 この重力崩壊した天体では、質量で決まる半径(シュヴァルツシルト半径)の内側の物質や光は外に出ることが出来ません。よって、そのシュヴァルツシルト半径の分だけ黒い領域が生じます。その中心をブラックホールと呼びます。
 もっと正確に言うと、シュヴァルツシルト半径内では、光の速さは無限に0に近づくとされています。そしてその近くでは、重力が大きいために時間の進み方が遅い、と考えられているそうです。
 相対性理論はよくわからないので、これくらいで。

 ブラックホールは、電波観測により、きわめて小さい半径の中に巨大な質量が存在すると確認されたことから、実在していると考えられます。
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可視光線なら基本的に観測されることはありません。


ただ、電磁波のすべての領域を観測すれば、対消滅&対生成によって特定の波長の電磁波は観測されるはずです。
(この事を俗に”ブラックホールの蒸発”と言います)

なお、”光”とは電磁波の一種であることをここに併記しておきます。
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完全に黒色ってわけではないです。


ブラックホールは物質を飲み込む過程で電磁波等を放射しますので、そのとき放出される電波によって観測可能であると言われています。

あと、光を「飲み込む」過程で周囲の光を「曲げる」ため、ブラックホールの向こうの星を見ると、歪んで見えたり、一つの星が二つに見えたりします。
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ブラックホールとは大質量・高密度で大重力のため外部に物質も光も放出できない天体の事です。


一般的には重い星がその終末に達して自らの重力で崩壊することにより生じるのです。

光が出てこないので(正確には少し違いますが・・)望遠鏡で見ると(ってそのへんの望遠鏡では見えませんが)黒く見えるのでブラックホールと呼ばれています。
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光は重力によって曲がる(重力に吸い寄せられる)、ブラックホールは質量が異常に大きく、即ち光が重力によって外部へ出ることができないので、真っ黒に見える、と認識しています。

それ以上のことは判りません。
専門家の回答を待ちましょう。
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 光も飲み込みます。


 物の色というのは、その物に当たった光が反射(あるいは透過)して観測者の目に入ってはじめて何色と認識されます。
 ブラックホールは引力が強く、光が反射できないためにわれわれの目に「ブラックホールに反射した光」が入ることはありません。従って、ブラックホールは黒色なのです。
 なぜ光がなければ黒になるのかといえば、夜の真っ暗闇を想像していただければいいと思います。どんなきらびやかな装飾も、ライトが当たらない真っ暗闇では見ることは出来ませんね(自分で光らない限り)。そういうことです。
 
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ブラックホールが黒色だと何かに書いてあったのですか?

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Aベストアンサー

ブラックホールを可視光で観測するのは基本的には
無理です。なにしろ重力が強くて光さえ出てこられ
ないのですから。
ブラックホールが二重星を構成していて、ブラック
ホールでない星からガスなどの物質がブラックホール
に吸い込まれるときに発生することがあった場合に
観測されるのがX線なんですね。高エネルギなので
x線の観測が有効です。

それでですが、さそり座x-1の観測をしてみたら
いかがでしょうか。
12等星位ですから10センチくらいの望遠鏡でも
(ちゃんとした赤道儀に載っていれば)一眼デジカメ
を使っての撮像は容易です。
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ということは、「全てのもの」と言っても重力波だけは例外なのでしょうか?
「重力波は重力波の影響を受けないのでしょうか?」
以上よろしくお願い致します。

Aベストアンサー

すいません。長いです。
そのことに、よく気が付かれましたね。
ネットを探してみましたが、明確な回答は見つけられませんでした。 実に興味深い質問だと思います。

他の方が仰っておられるように、質量がもたらす空間の歪みを、について、人間が理解しやすいように宇宙空間を、薄いゴム膜のような2次元平面に例え、空間の歪みの度合いを膜の歪み(窪み)として表現する手法がよくあります。

ここへ、天体を重い金属球に例えて置けば、球の質量が大きければ、実験環境にある地球の引力によって、膜は大きく深く窪みます。

これは、質量が作る空間の歪みの強さ=重力を、ゴム膜面の窪みの深さとして表したものです。(実際に空間が凹んでいる、というのとはちょっと違います。実際には、同じ体積なのにより縮んで濃くなっている、というのが正しい表現かも。)

この、言わば「ゴム膜宇宙モデル」において、重力波とブラックホールとは何かを考え直してみましょう。

重力波とは、これも他の方が仰っておられるように、重力そのもののことではなく、天体などの質量の変化により重力の強さが変化した際、それが空間へ波動として伝播していく現象のことです。
それは、比較的最近、その存在を示す証拠が見つかりました。

前述のゴム膜宇宙モデルについて、ゴム膜が1m四方程度であれば窪みの変化は瞬時に伝わり人には認識し辛いかもしれません。
しかし、これが体育館ほどもあれば、窪みを新たに作ったりより深くすると、それはまさに「重力の強さの変化」を示しており、変化はざーっと四方へ向け波として伝わっていくのが視認できるでしょう。
その波がまさに重力波を示すのであって、そして、波が全体に伝わり切った後は、ゴム膜全体の傾きの変化は、新しい窪みの角度に修正されます。

この体育館サイズのゴム膜宇宙の中心に、非常に重い星が作る深い窪みがあったとします。
また、膜の上における光速度は、例えば秒速3m程度であると仮定します(ここでは、摩擦による速度の減衰は無視します)。

ここで、今、光子1つを表すパチンコ玉1個をゴム膜面に走らせます。
球の速度は、例えば最大毎秒3mなのですが、窪みが深ければ深い程、この窪みにパチンコ玉がさしかかった時、大きく経路が曲げられますが、遠心力で窪みに捕まることなく再び遠ざかります。
中には、窪みの中心にうんと近付いてしまい、数回回転してからどうにか逃げ去るものもあるかもしれません。
そして、窪みの中心から一定の半径以下にパチンコ玉が近付いた場合、その全てが飲みこまれてしまう領域が必ずあります。
そしてこの領域は、窪みの深さに応じて広がっていきます。
この領域の半径を、シュバルツシルト半径といい、この半径を持つ実際の宇宙における球面がシュバルツシルト面、そしてその内側の領域が、ブラックホールを表します。
この領域にパチンコ玉(光)がひとたび入ってしまえば、もう、二度と再び外へ戻る術はないのです。

ここで注目して頂きたいのは、シュバルツシルト半径の描く円(実際は球)があったとしても、ゴム膜の面は不連続にはなっていない、ということです。
確かに、計算上は、シュバルツシルト面に達すると、相対性理論の計算上、時間が止まると考えられますが、質は、激しく潰され圧縮されるものの、質量としては存在したまま、永劫の時間を掛けてゆっくりとシュバルツシルト面を通過し、飲み込まれます。
そしてブラックホールはその分重くなり、それに応じてシュバルツシルト面の半径を広げ大きくなり、その変化は重力波として周囲へ伝播する、ということで矛盾はしないと思います。

もし、重力波がシュバルツシルト面を通過できないのなら、重力が増大した現象が外部には伝播できないことになり、ブラックホールはいくら物質を飲み込んでも、最初に出来上がった時と大きさが変わらない、ということになるでしょう。
しかし、我が銀河系の中心には太陽質量の3,600万倍という巨大なブラックホールが存在すると推定されていますし、観測上、最も大きなものは、太陽質量の180億倍というものさえあります。
これらは、ブラックホールが物質を飲み込み続けて大きく成長する可能性を示唆しています。
もし、銀河同士が合体する場合、その中心を担っていた互いのブラックホールもついには合体し、シュバルツシルト半径を一気に大きくしていった歴史の証拠といっていいでしょう。
ブラックホールが物質を飲み込んだ入り合体したりして成長することそのものが、重力波がシュバルツシルト面を通過して伝播できることの、間接的な証明になっていると考えます。

すいません。長いです。
そのことに、よく気が付かれましたね。
ネットを探してみましたが、明確な回答は見つけられませんでした。 実に興味深い質問だと思います。

他の方が仰っておられるように、質量がもたらす空間の歪みを、について、人間が理解しやすいように宇宙空間を、薄いゴム膜のような2次元平面に例え、空間の歪みの度合いを膜の歪み(窪み)として表現する手法がよくあります。

ここへ、天体を重い金属球に例えて置けば、球の質量が大きければ、実験環境にある地球の引力によって、膜は大きく深...続きを読む

Qブラックホールホワイトホール

ブラックホールは時間が遅く進み(365日が1日)、ホワイトホールは時間の流れが早い(1日が365日)って聞いたんですけど、調べたらブラックホールとホワイトホールは時間の流れが違うということばかり書かれていて分からなかったのでみなさんに聞きたいと思いました。ブラックホールは存在してもホワイトホールは存在しないとも書かれていて、でもブラックホールの果てがホワイトホールとも言われていますよね?この問題は正解はないんでしょーか?

Aベストアンサー

現在の物理体系の理論式では、時間の向きに関する概念がありません。
エントロピーといった概念もありますが、基本的には時間の流れる向きはどちらでもいいのが現状です。
しかし、私たちの世界では、割れたコップは元には戻りません。時間の向き(時間の矢)があるからです。

現在の理論は不完全です。その不完全な理論では、

重力によって物体が引き寄せられ、光すら脱出できない高重力天体(ブラックホール)

の逆である

反重力によって物体(エネルギー)が放出され、何物も侵入できない天体(ホワイトホール)

というのも、式の時間の向きを逆にすると導き出されるわけです。

ホワイトホールは時間の逆向きにすると導き出される天体、ですので、ホワイトホールの時間の向きは逆向きに流れているわけです。

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ブラックホールの果てがホワイトホール:これは、正反対の性質をもつのだからつながっているのではという考えのもと生まれました。こう考えると、カッコイイですよね。物理的な理由から考えられたわけではありません。

ホワイトホールは不完全な理論の式から考え出されたもので、ほとんどの研究者は存在しないと思っています

ブラックホールは数々の観測からまず存在すると思われています

現在の物理体系の理論式では、時間の向きに関する概念がありません。
エントロピーといった概念もありますが、基本的には時間の流れる向きはどちらでもいいのが現状です。
しかし、私たちの世界では、割れたコップは元には戻りません。時間の向き(時間の矢)があるからです。

現在の理論は不完全です。その不完全な理論では、

重力によって物体が引き寄せられ、光すら脱出できない高重力天体(ブラックホール)

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