興味本位で恐縮ですが、どうしても分からなくって、質問しました。
宇宙船がブラックホールに吸い込まれていくとき、外の人から見ると、事象の地平線で止まっているように見えると言います。
これは点でしたら、分かるのですが;宇宙船の場合、船頭が止まっても船尾がまだ進んでいます、だとしたら、先頭から入って少しずつ見えなくなる(地面にもぐりこみ感じ)なのか、それとも船頭と船尾が重なっていくのか?頭では分かっていますが(なんとなくのレベルだけど^^;)、どうしても直感的に理解できません。外からの光景を絵で表したらどんな感じになりますか?
このカテゴリではないと思いつつも、ほかのカテゴリが思い当たらなくって。最後まで読んでいただいてありがとうございます。全くの素人です。よろしくお願いします。

A 回答 (1件)

ブラックホールの事象の地平線の場合、普通、時間ののびだけが語られるようです。

実際は、空間にもちぢみが起こります。

ブラックホールの場合、一般相対性理論ですが、近似的にかんがえるときは、特殊相対性理論でもいいはずです。

事象の地平線近くまでの重力に対抗して形を維持できるロケット、また物質とは、どういう物質かとも思いますが(普通は、すべて素粒子かそれ以下のレベルに破壊され分解されます。ロケットの形では、近づけません)。

答えは、おそらく、事象の地平線に近づくにつれ、段々相対的な空間のちぢみが大きくなります。だから、ロケットは、ものすごく進行方向にちぢんだ形にみえるはずです。円筒形のロケットなら、とてもとても薄い、厚さゼロに近い円板にみえるということです。
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この回答へのお礼

早速の回答ありがとうございます。
そうですか、時間がのびて空間がちぢむ、ですか。
外から見て、ロケットは縮んでいるのに、中の人にとっては伸びている。不思議な話ですね!

お礼日時:2002/02/19 22:55

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Qブラックホールは光ってるんでしょうか?

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いろんな銀河の画像を見ていたのですが、銀河の中心あたりって光っていませんか?

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ブラックホールは活発に活動していると光るんでしょうか?
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。

 ブラックホールは強い重力があり、高速で回転しています。

 もしたとえば、ブラックホールが普通の恒星との連星で、ブラックホールの伴星(連星のもう一方の星)が赤色巨星であったりすると、赤色巨星からどんどん物質がブラックホールに流れ込んで行きます。

 その流れ込む物質は、ブラックホールの重力に引かれながら、さらにブラックホールの回転に合わせて、渦を作りながらブラックホールに落ち込んで行きます。

 それは、高密度・高圧になります。落ち込んでいく物質同士の衝突もあります。このため非常に高温になり、X線を発するようになります。

 また、渦巻きながら落ち込む物質が大量になると、あまりにも高圧になるため、ブラックホールに落ち込まずに、ブラックホールの自転軸の方向に激しく噴き出します。これが宇宙ジェットで、これも高温のため、X線を発しています。

 この二つのX線が観測され、そのもとになるものがブラックホールだと考えられているわけです。もちろん連星だけが、降着円盤や宇宙ジェットの条件ではありません。何であれ、ブラックホールに落ち込んでいく物質が大量にあればいいわけです。

 発せられるのが主にX線とはいえ、降着円盤も外側ほど、宇宙ジェットも離れて行くほど、低温になって行きます。そうすると、発する電磁波も、紫外線、可視光、赤外線、マイクロ波等の電波と、波長が長くなって行きます。

 こうしたものも、補助的に降着円盤や宇宙ジェットの観測に用いているでしょうね。

 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...続きを読む

Q宇宙船の外に出たら宇宙船の重量に引かれますか?

つげ義春の「右舷の窓」というSFまんがで、
死体を宇宙船から捨てると、死体が宇宙船の重力に引かれてずっとついてくるという設定がありました。
これは本当のことですか?
宇宙船の質量によって違ってきますか?

よろしくお願いします。

Aベストアンサー

宇宙船程度ではないです。仮に引かれたとしたら接触して止まる(宇宙船に張り付く)はずです。
 なにか詩的な表現ではないでしょうか。その方がロマン(…ちょっと違うか)があるじゃないですか。

夢を壊すかもしれませんが…
宇宙船は普通何らかの運動をしています。その中にあったものを、外に出すと言うことは(仮に横にあるハッチとしますか)宇宙船の運動方向に直角に向かう力を足し算した運動を始めることになります。当然押し出した宇宙船にも反作用が及んで、進路はYを下からたどる形になり、お互いが離れていくこと必至です。

Qブラックホールが誕生してから

最近ブラックホールについていろいろ調べています。
ブラックホールが誕生する仕組みについては何となく理解できたのですが、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。
そして、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。爆発とか自然消滅とかを目にするのですが、まだよくわかっていないのですか?

Aベストアンサー

> 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

Q宇宙空間と宇宙船の中は微妙に違いますよね?

宇宙船の中で、宇宙飛行士がいろいろなことをやってくれた映像とかを最近良く見ますよね。
宇宙船の中は無重力なので、いろんな物体が不思議な動きをしておもしろいのですが、宇宙船の中は空気があるので宇宙空間とは厳密には違いますよね?
よく宇宙ではこんな動きをします、こんな形になりますって言ってますけど、「宇宙では」なくて「宇宙船の中では」とするべきじゃないでしょうか?
たとえば、球に紐をつけて支点を固定し回転させると、宇宙空間では永久に回り続けることになりますが、宇宙船の中では空気の摩擦があるので永久に回るわけではないですよね。

Aベストアンサー

こんばんは。

>>>宇宙船の中では空気の摩擦があるので永久に回るわけではないですよね

はい。そうですね。

屁理屈かもしれませんが、地球上でも真空装置は存在しますから、
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たしか、スペースシャトルの中で半導体結晶成長の実験をやったことはあったと思うので、
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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地平線が永久に続くとどう見えるか

大学のときに友達と議論になり結局結論が出なかった問題です。
現実にはありえませんが、もしもAさんの立っている場所が平面(凹凸はいっさい無しのまっ平らの地面のみ)であり、その面が絶えることなく永久に続いている場合、その立っている人からの視界はどうなっているのでしょうか?
(環境としては、頭上に太陽、地面は乱反射できる素材)
友達の意見は「現実の世界では地面は遠くなるにつれ視覚的には上部へといくから、地面が永久であるのなら地面の視覚的な上昇も永久で、視界はほぼ全てが地面になる」と言います。
私はその意見に対して、じゃあもし双眼鏡のように筒状のものを目にあてて見て、その筒の角度が地面と平行より上向きだったら地面からの光は絶対に入ってこないから地面は見えないんじゃないか?言うと、それもそうだね。ということになり結局答えはでませんでした。

Aベストアンサー

こんにちは。

これは、私も若かりし頃、考えたことがありまして、
結論を出しています。

地平線は、目の高さに見えます。
しゃがんでも、立っても、ビルの上からも、東京タワーの上からも、
どこから見ても、目の高さです。


図形的な説明もしましょうか。

人間の足元、タワーの足元を、O、
その真っ直ぐ上にある、観測者の目の位置を、P
地面のどこかの点を、Q
と置きます。
すると、∠Oが直角な、直角三角形になります。

点Qをどんどん遠ざけると、∠Qは、どんどんゼロ度に近づいていきます。
三角形の内角の和は180度なので、
∠P+∠Q=90度
です。
∠Qが0度に近づけば、∠Pは90度に近づきます。
よって、点Qの見える方向は、目の高さに近づいていき、
点Qが無限になる極限では、∠Pは90度となり、完全に目の高さになります。

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宇宙船で

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この方法で、出発点からどのくらいの距離まで移動できますか?

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No.3です。書き忘れましたが、式は加速部分だけなので半分です。

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ブラックホールの弱点はないのでしょうか?

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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光速の宇宙船の時間経過

こんにちは。

例えば、光速近くまで加速する宇宙船で地球からA星まで行って帰ってくるとすると、地上の人と宇宙船乗りの年齢は差が開くのでしょうか?
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教えてください。

Aベストアンサー

一つ前ですでにアドバイスしているfrankですが
今回は私なりの解釈を説明してみようと思います

まず、相対性理論では光速は常に一定
誰から見ても、どんな速度で動いている人にも光は同じ速さ(cメートル/秒)に見えるという定義を前提として話をします

上空Yメートルを猛スピードで飛行機が飛んでいるとします
飛行機から地上に向かって垂直に光を放ちます
飛行機から見ると光は2Yの距離を2Y/c秒で帰ってきます
地上から見ると、光が飛行機に戻るまでに飛行機が2Xメートル進んでいるとしたら、光は2(Xの二乗+Yの二乗)になります
帰ってくるまでの時間は2(Xの二乗+Yの二乗)/cです
(ただし、全てが真白で、飛行機と地上以外は何もない空間を想像してくださいね)

はい、時間にずれがでていますね。
このとき地上から見た光の移動にかかった時間は飛行機のそれよりも長くなっています
はい、時間のずれが生じてしまいましたね
こんなんどうでしょう


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