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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何か別のものが光っていて、ブラックホールはその中心にあるのでしょうか?

Aベストアンサー

 ブラックホール自体からとしては、ホーキング輻射という電磁波(可視光を含む)が発せられていますが、これはブラックホールの質量が大きいほど弱く、恒星から出来るブラックホールですと、あまりに弱すぎては観測できません。

 現実にブラックホール探しが行われ、その候補とされるものが幾つも見つかっていますが、これは主に目には見えないX線観測によります(私たちがよく見るブラックホール画像は、X線を可視化した画像補正があるでしょうね)。

 このX線は、ブラックホールが持つ降着円盤と宇宙ジェットから発せられています。どちらも非常に高温です。高温なほど出す電磁波の波長は短くなります。あまりにも高温だと、可視光を超えてしまい、目には見えなくなります。

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 このX線は、ブラックホールが持つ降着円盤と宇宙ジェッ...続きを読む

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> ブラックホールが誕生してその後、ブラックホールの質量は増え続けるのかそれとも収縮するのかがよくわかりません。

ブラックホールにある質量の物質が吸い込まれると、ブラックホールの質量はその物質の分だけ増加します。また、ブラックホールに何も吸い込まれないと、ブラックホール輻射の分だけ質量は増加します。

> 最終的にブラックホールはどのようにして終わりを迎えるのでしょうか。

ホーキング博士のブラックホール理論によれば、最終的には全てのブラックホールはブラックホール輻射によってエネルギーを失い、蒸発することになっています。要するに、吸い込むことが出来る物質が周りにあるうちは、大きなブラックホールはどんどんと肥えていきますが、いずれ吸い込むものを全て吸い込んでしまうと、輻射によってエネルギーを失い始め、最終的には全てのエネルギーを絞り尽くして蒸発する、という訳です。

もっとも、巨大ブラックホールが蒸発するのは遙か先のこと(周りに吸い込むものがある限りブラックホールは成長していく)ですので、マイクロサイズのブラックホールを除けば、蒸発するというのは理論上のことと思っていても良さそうです。

> ブラックホールが誕生してその後、ブラックホールの質量は増え続けるのかそれとも収縮するのかがよくわかりません。

ブラックホールにある質量の物質が吸い込まれると、ブラックホールの質量はその物質の分だけ増加します。また、ブラックホールに何も吸い込まれないと、ブラックホール輻射の分だけ質量は増加します。

> 最終的にブラックホールはどのようにして終わりを迎えるのでしょうか。

ホーキング博士のブラックホール理論によれば、最終的には全てのブラックホールはブラックホール輻射によっ...続きを読む

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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。
フィルターを使って色を調べ(とても青い星です)
てなぜかを考察するとか。
フィルターが使えなければデジカメのカラー画像
をソフトを使って三色分解でもまあいいでしょう。

0.8日位の周期やほかの周期で変光していますから
周期を調べる(変光周期が短いということはその
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いろいろテーマはあります。
深く考察するにはステファンボルツマンの法則
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ので、越えていたらすみません。
頑張ってくださいね。

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
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Qホーキング放射でなぜブラックホールはエネルギーを失うのか?

物理素人です。

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どなたかお詳しい方、どうかご教示お願いいたします。

Aベストアンサー

通常、エネルギーは正の値しか取れません。不確定性原理に反しない短い時間、真空からいわばエネルギーを借りて対生成が起き、対消滅によってエネルギーを返すわけです。それが、真空の安定性を保証し、勝手に物質が作られたり、消滅したりしないこの世の安定性を担保しています。

ブラックホールでは、事象の地平線で時間が止まり、時間方向の保存量であるエネルギーが、ブラックホール内でマイナスの値を取れるようになる。エネルギーがマイナスの値を取れれば、もはや対生成を起こすために真空から借りたエネルギーを返すために、地平線の外の物質と対消滅しなくても、エネルギー保存の法則が保たれる。結果、負のエネルギーにより、ブラックホール内部のエネルギーは減り、地平線外に残された粒子は正のエネルギーを得て、飛び出していく・・・。

Q重力波は何故ブラックホールから出られるのですか?

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重力波もブラックホールに引き込まれてしまうなら、重力波が周囲に伝播できない事になり、周囲にある光も引き込まれないですよね?
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ブラックホールの温度を上げることができるか?

ブラックホールについて質問です。
ブラックホールはホーキング放射により質量に応じたエネルギーを発散しながら次第にエネルギーを失っていき、最後には消滅するとホーキングの本より読みました。

問い1:それでは何らかの外的要因でブラックホールの温度を上げることは可能でしょうか? 例えばブラックホール太陽クラスの星を取り込ませた場合、ブラックホール質量を上げてしまうため逆に放出される温度は下がると考えられます。
問い2:また、ブラックホールの消滅を早めることは可能でしょうか?
よろしくお願いします。

Aベストアンサー

> ブラックホールはホーキング放射により質量に応じたエネルギーを
> 発散しながら次第にエネルギーを失っていき、最後には消滅すると
> ホーキングの本より読みました。
ミニブラックホールの蒸発のことですよね。
確かその後の研究により、間違っているとの指摘があり、取り消されたとの記事を読んだ記憶もあるんですが・・・最近読んだ科学雑誌newtonにはブラックホールの消滅が載っていたから、一部変更だったのかな~。

それは置いといて、ホーキングが唱えたブラックホールの蒸発には、事象の地平線近くでの素粒子「対生成」が必要です。
http://www.geocities.co.jp/Playtown-Denei/1808/jouhatu.html
http://www.lares.dti.ne.jp/~s-miyabi/science/tales5.html

ですので、
問い1の方法は適用できないと考えます。
問い2は事象の地平線近くで素粒子の対生成が頻繁に発生するよう、粒子加速器(サイクロトロンやシンクロトロン)を設置する事できれば可能なのかもしれません。

> ブラックホールはホーキング放射により質量に応じたエネルギーを
> 発散しながら次第にエネルギーを失っていき、最後には消滅すると
> ホーキングの本より読みました。
ミニブラックホールの蒸発のことですよね。
確かその後の研究により、間違っているとの指摘があり、取り消されたとの記事を読んだ記憶もあるんですが・・・最近読んだ科学雑誌newtonにはブラックホールの消滅が載っていたから、一部変更だったのかな~。

それは置いといて、ホーキングが唱えたブラックホールの蒸発には、事象の...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。

時間の流れが早い:これは違います

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)

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...続きを読む

Qブラックホールの弱点はないのでしょうか?

ブラックホールの弱点はないのでしょうか?

全てを飲み込むとされているブラックホールについてなのですが、
ブラックホールで吸い込めないものはあるのでしょうか?またブラックホールに吸い込まれたものが
再び戻ってくるといったことは今までに1度もないのでしょうか?
また実際にブラックホールにはどのくらいの距離から吸い込まれてしまうのでしょうか?
宜しくお願い致します。

Aベストアンサー

>ブラックホールで吸い込めないものはあるのでしょうか?

 ブラックホールも離れた所から見ると、同じ質量(重さ)の普通の星と、重力の強さは同じです。
 ですから、ブラックホールに近づく軌道を採らない物体は吸い込まれる事はありません。


>ブラックホールに吸い込まれたものが
再び戻ってくるといったことは今までに1度もないのでしょうか?

 理論的には、ブラックホールに吸い込まれたものを吐き出す、ホワイトホールという時空の穴が存在すると言われる事もありますが、現実にはブラックホールと考えられる天体が多数見つかっているのに対して、ホワイトホールらしきものが発見された事はありませんし、ホワイトホールは実在しないとする説もあります。
 尚、もし、ホワイトホールが実在したとしても、ブラックホールに吸い込まれた宇宙船等がそのままの形で、ホワイトホールから出て来る訳では無く、宇宙船等を構成していた素粒子が、バラバラとなって出て来る可能性が高いと思います。

【参考URL】
 ホワイトホール - Wikipedia  http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%9B%E3%83%AF%E3%82%A4%E3%83%88%E3%83%9B%E3%83%BC%E3%83%AB

 回転するブラックホールの周囲にある、エルゴ領域と呼ばれる領域であれば、入った後に出て来る事も可能と考えられています。
 尤も、厳密にはブラックホールに吸い込まれたとは言えませんし、普通サイズのブラックホールの場合は、エルゴ領域まで近づいた物体は、素粒子レベルまでバラバラにされてしまうと考えられています。

【参考URL】
 エルゴ球 - Wikipedia
  http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%A8%E3%83%AB%E3%82%B4%E7%90%83

 ブラックホールから素粒子が出て来る様に見えるホーキング放射と呼ばれる現象が存在すると理論的には考えられています。
 これは厳密には、吸い込まれたものが出て来る訳では無く、ブラックホールのすぐ外で、ブラックホールの超強力な重力によって生み出された素粒子(の一部)が、ブラックホールから離れる方向に飛び出したものです。
 しかし、その素粒子を生み出すためのエネルギー源はブラックホールの質量であり、素粒子を生み出すために消費されたエネルギーの分、ブラックホールの質量は軽くなります。
 ブラックホールの質量は、ブラックホールに吸い込まれたものの質量が元になっていますから、エネルギー的に見ますと、ブラックホールに吸い込まれたものが出て来たと見做す事も出来るかも知れません。

【参考URL】
 ホーキング放射 - Wikipedia
  http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%9B%E3%83%BC%E3%82%AD%E3%83%B3%E3%82%B0%E8%BC%BB%E5%B0%84

>ブラックホールで吸い込めないものはあるのでしょうか?

 ブラックホールも離れた所から見ると、同じ質量(重さ)の普通の星と、重力の強さは同じです。
 ですから、ブラックホールに近づく軌道を採らない物体は吸い込まれる事はありません。


>ブラックホールに吸い込まれたものが
再び戻ってくるといったことは今までに1度もないのでしょうか?

 理論的には、ブラックホールに吸い込まれたものを吐き出す、ホワイトホールという時空の穴が存在すると言われる事もありますが、現実にはブラック...続きを読む

Qブラックホールとホワイトホールの違い

ブラックホールとホワイトホールは何が違うんですか?誰か知ってる人教えてください!

Aベストアンサー

ブラックホールは何でも吸い込んでしまう(光でさえ)星、穴ではないが穴のように見えると想像されているのでそう呼ばれて居ます。
存在は確認されています


ホワイトホールはその逆で何でも出てくるとされていますが、想像上の産物で、確認されていません。


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