ブラックホールは重力で収縮すると聞きます。周りの物質を吸収していきますが、その吸収が終わった後はどのような状態なのでしょうか?収縮している状態なのでしょうか?ずっと収縮し続けていて、最終的に無になってしまうのでしょうか?それとも、収縮がある時点で止まってしまうのでしょうか?物理にはぜんぜんど素人ですので、わかりやすく説明ください。

A 回答 (2件)

ブラックホールを導き出しているアインシュタインの一般相対論の重力方程式というのは実はそのままでは解をとくことはできません。

ですので、そこでいくつかの条件を設定して式を解くことを行います。

無回転、無電荷、球対称という条件で、質点のまわりの時空がどうなっているかを解いたのがシュワルツシルド解と呼ばれるものです。この解では重力が無限大になる特異点があらわれます。特異点の大きさは無限小となります。(ちなみにいうと、回転してれば特異点がリング状になります。これはカー解とよばれています)そしてその特異点の周りに事象の地平線といわれる、一度内側にはいったら光でも脱出できないといわれる球状の事象の地平線がそのまわりをとりかこみます。

吸収が終わった状態、まわりに何も吸い込む対称がなかったとしたらどうなるか、すくなくとも球状の事象の地平線に守られた中に無限小の特異点が存在することになります。シュワルツシルド解を解く限りはそうなります。

では、特異点は本当に無限小になるのか? 実はこれはわかっていません。現在の物理学の基本的なふたつの理論のひとつである量子論では、エネルギーには最小の単位があることを主張しています。ですから空間で最小限の単位があるのかもしれません。このあたりは、まだ解明されていませんが、空間にも最小限の単位があるのではないかという意見が専門家でも多いようです。

アインシュタインの一般相対論の式は時間に対して対称です。ですから全く逆の運動がおきても不思議ではありません。なんか時間的に対称というとおかしいような気がしますね。でもたとえばボールを空へなげたとします。だんだん減速して停止して、最後にはだんだん加速して地上に落ちてきます。これをフィルムで記録すると、かりに逆さまにまわしても全くわからないでしょう。

そういうわけで、なんでも吸い込むブラックホールがあれば、何でもはき出すホワイトホールがあっても不思議ではありません。しかし、ブラックホールは銀河系内でもたくさんみつかっているのですが、ホワイトホールは発見されていませんので、この宇宙ではなく、別の宇宙かもわかりませんね。
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ブラックホールは、周囲にあるものを無限に吸収していきます。


そして吸収されたものはブラックホールの中で無限に圧縮されます。
圧縮されたものは限りなくゼロに近い大きさになりますが、無くなるわけではありません。
我々の常識で考えると、どんなに柔らかいものでも圧縮していけばどこかに限界があるはずだと思ってしまうのですが、もともと光の速度でも脱出できないという非常識な空間でのできごとなのですから、無限に圧縮なんていう非常識なことも起こりうるのでしょうね。
これはもう、「不思議だ」としか言いようがありません。
無限に吸い込む以上、どこかに出口があるはずだ、ということで考えられたのが「ホワイトホール」です。これは理論上ではあってもおかしくない、とされていますがあるということは証明されていません。
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