ブラックホールの画像

Question

卵の中には黄身がありますが、その周りには卵の殻があり、直接、黄身は見えないです。
ブラックホールの中心は黒いかもしれませんが、周りは光っているはずです。
ブラックホールの中心は、卵の黄身と同じように見えないように思います。
なぜ、下記画像のように、ブラックホールの中心の黒い部分が見えるのでしょうか？



https://www.nao.ac.jp/news/science/2022/20220512-eht.html

isoworld · Accepted Answer

やっと撮れた画像ですから、ジェットとか噴き出しのような細かい部分は見えないのでしょうね。

isoworld · Answer

ブラックホールと周辺の物質は、おそらく卵のような球状になっているのではなく、ブラックホールの周りをと周辺物質が渦のように回っているものと思われます。云わば台風の目のように。
その台風の目が見えているわけ。

head1192 · Answer

黒い部分からの光が届かないから。

光の速度は秒速３０万キロ（以下「ｃ」）。

ブラックホールの本体は「特異点」と呼ばれる数学的な点。
ブラックホールのすべての質量と実体がここにあり、周囲にその量に応じた諸々の現象を引き起こす。
（といっても「数学的な点」なので体積を持たず、我々の常識でいう「実体」があるわけではないと思われる）

特異点から十分遠い場合、物体に働く重力も弱い。
なので物体は特異点から遠ざかる方向にも何の制約もなく動ける。

特異点に近づくにつれ、働く重力も強くなる。
それにつれ特異点から遠ざかる方向に動きづらくなる。
地球上の物体を考えれば分かる。
地球との重力が働く地上の物体は地上の方向には簡単に動くが、その反対方向にはなかなか動けない。
ある程度の速度（脱出速度）がないと、特異点から脱出できなくなる。

そしてブラックホールの「事象の地平線」で、脱出速度はｃになる。
つまり、光の速度とイコールになり、光もその場にとどまるしかなくなる。
つまりこの時点で光は我々のもとに届かなくなる。
これが「黒く映る」理由である。

事象の地平線の内側に入ると重力はさらに強くなり、脱出速度はｃを超える。
つまり、光でさえ特異点に落ちてゆくしかなくなる。
やっぱり我々のもとには届かない。

なお、光は質量ゼロである。
なので、質量の存在を前提とする古典物理の重力の解釈では以上のふるまいを説明できない。
それを突破したのが一般相対性理論である。

一般相対性理論では重力を「空間の歪みとそれを反映した物体の運動」と解釈した。
そして「光はその空間の最短経路を進む」と仮定した。
それなら、ブラックホールの周りの空間が歪んでいれば、光はその歪んだ空間の最短経路（つまり直線）を進むわけだから、別の曲率の空間にいる我々からは曲がって見える、つまり重力の影響を受けることができる。

一般相対論では「空間が特異点に向かって流れ落ちる」となる。
そしてその速度は重力の強さを反映する。

特異点から無限遠の場合、空間の特異点への流れは無視できるほど弱い。
なので、光は流れの影響を受けることなく自由に振舞える。

特異点に近づくと流れが無視できなくなるほど強くなる。
それに逆らって進むため光はエネルギーを使い赤方偏移を起こす。
また我々に届く時間も長くなり物体の運動が遅くなるように見える。

そして事象の地平線に到達したとき、光は脱出できなくなる。
脱出しようとしても光の速度はｃである。
ところが事象の地平線では周りの空間もｃで特異点に向かって流れている。
相殺されて速度ゼロになる（我々からみて）。
なので、ブラックホールに落ちてゆく宇宙船を我々が見ると、事象の地平線で宇宙船は永遠に静止してしまう。（実際には地平線に到達するまでに無限の時間がかかるが）

事象の地平線の内側に入れば、周りの空間はｃを超える速度で特異点に向かって流れてゆく。
ｃの速度しか持たない光は、特異点に落ちてゆくしかない。

fxq11011 · Answer

「見えない」言葉では、こう表現されるが、二通りのケースがあります。
卵の黄身のように、途中で光が遮られ、黄身の光情報が届かない、黄身は見えなくて当たり前ですね。
光情報を発しない、視覚に限定すれば。情報は何もない。
ないものを出せと言われても出せませんね、同じです。
中心部はなにも見えていません。
＞ブラックホールの中心の黒い部分が見えるのでしょう
この認識の仕方がそもそも間違い。
近くで光って見えている部分の光情報がなくなっても、あなたの言う黒い部分は見えますか？。
光による情報が皆無になり全体すべてが真っ黒になるだけでしょう。
ないものは出せるはずありません、同じことです。

isoworld · Answer

黒い部分が見えるのではなく、そこから光が出ていないので、暗黒なわけです。

ブラックホールの画像

やっと撮れた画像ですから、ジェットとか噴き出しのような細かい部分は見えないのでしょうね。

ブラックホールと周辺の物質は、おそらく卵のような球状になっているのではなく、ブラックホールの周りをと周辺物質が渦のように回っているものと思われます。

黒い部分からの光が届かないから。

「見えない」言葉では、こう表現されるが、二通りのケースがあります。

黒い部分が見えるのではなく、そこから光が出ていないので、暗黒なわけです。

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