ブラックホールって？大気圏って？

ブラックホールって巨大な恒星が最期を迎えたときに収縮し続けてできるらしいんですが、なぜ自分の重さで縮んでしまうんですか？
また、宇宙から地球に来たものが、大気圏突入の際に燃え尽きてしまうのはなぜですか？

なるべく簡潔にお願いします。

No.4 ベストアンサー 回答者： Tacosan 回答日時： 2008/01/10 13:31

前半だけ:

実は, 全ての物質が「自らの質量で重力崩壊しようとしている」んです. ただ, 普通は何らかの力で重力に対抗できているので, ブラックホールにならずにすんでいるだけです.
超新星爆発に関する #2 の話は, 半分あっていて半分間違っています.
あっている方の半分は「炭素爆燃型」と呼ばれるもので, 炭素の核融合反応が暴走した結果の超新星爆発です. この場合, ブラックホールもなにも残らないのが普通です.
間違っている方の半分は普通の「重力崩壊型」の超新星爆発で, これは中心部で重力が外向きに膨張する力に勝って重力収縮することが引き金となります. 中心部の固い (原子核程度の密度を持つ) コアに外からものが落ちてくると, はねかえって衝撃波を引き起こします. この衝撃波が (途中で一旦止まるんだけど, 中心部からやってくるニュートリノからエネルギーをもらって) 星の外層部まで到達し, 超新星爆発となります. このとき, 中心部のコアはほぼ完全に中性子のみからできていて, 質量が軽ければ中性子の「縮退圧」と呼ばれる圧力で重力に対抗することによって中性子星となりますが, 重いと縮退圧でも重力に対抗できず「ずるずる～」っと重力崩壊してブラックホールになります.
というのが, 今のスタンダードでしょう.
中心部で重力収縮がはじまるのは,
・鉄の光分解: 太陽の 10倍以上の恒星はだいたいこのパターン. せっかく作った鉄の原子核を, 高エネルギー光子 (γ線) がぶちこわし, そのときに熱を吸収するため外向きの圧力が減少します.
・電子捕獲: 太陽の 8倍くらいだと, 中心部で支えていた電子を陽子がとりこんで中性子になるという反応を起すことがあります (起こさないこともあります). これにより, (電子が作っていた) 外向きの圧力が減ります.
・電子-陽電子対生成: 古くて重い恒星はこのパターンに入ることがあります. 中心部の温度が非常に高いため, 光子から電子と陽電子のペアができます. このとき, 「光子のエネルギーが減る→温度が下る→外向きの圧力が減少する」という連鎖が発生します.
の 3パターンくらいかな.

No.5 回答者： edw-19 回答日時： 2008/01/10 19:39

まあ、β崩壊のようなプロセスを踏まえなければ説明出来ないと言う意味だな。

あたしゃ熱圏の分子量は知らないよ。＾＿＾

＞大気圏突入の際に燃え尽きてしまうのはなぜですか？

こん前計算して遊んでたんだけど、１/２ｍV＾２で
１キロの「くーき」が１１．２ｋｍ/ｓになると

すげーエネルギーをもっちゃーよ。
６２７００００だって。

No.3 回答者： windermere 回答日時： 2008/01/10 11:36

「熱圏」について誤解があるようです。

　たしかに高さ数百キロの高層大気の気温は数百度から千数百度と観測されているので「熱圏」と名づけられていますが
その高さともなると大気は希薄で真空に近いですから、その気温も物理学的な意味でのものであって、
地上の１気圧の大気の気温と同様に考えることは出来ません。
　実際に熱圏に行ったとしても、高温だが希薄な大気から受け取る熱よりも自分が放射で失う熱のほうがはるかに多く
極寒の世界ではないかと思われます。
　宇宙ロケットや人工衛星などは、何の差しさわりもなく熱圏を通過しています。

No.2 回答者： Scull 回答日時： 2008/01/10 01:39

巨大な恒星が最期を迎えるとき、その恒星はただ収縮してしまう訳ではありません。

その膨大な質量によってさらに質量は中心に集まり（質量＝重力です）、超新星爆発を起こす訳です。
※通常の恒星は自分の質量によってお互いの物質同士がぶつかり合い、中心で核融合反応が起きています。超新星爆発では「もっと強い重力が働く」ので、爆発反応自体もそれに見合って大きくなる訳です。

さて、そのような超新星爆発を起こした場合、爆発の勢い自体は一方的に外へ向かう訳ではありません。それぞれの物質が爆発する訳ですから、中心付近では周辺部よりもより高い爆圧がかかるんですね。
そのために物質は既に核子構造さえ維持できなくなるほど圧縮されてしまい（重力崩壊）、ブラックホール化してしまいます。
単に自分の質量で縮小する訳ではないんですね。

宇宙からきた物が大気圏で燃え尽きるのは、実は「摩擦ではない」のです。地球の大気のうち、成層圏より上部には「熱圏」と言って、2,000℃に達するほどの大気温を持つ層があるんです。
このものすごい温度の熱圏にまず突入してくるので、圏外物質は高温にさらされて燃えてしまうのです。
また、これらの物体はものすごい「対気速度」を持つので、前方の大気を圧縮します。空気自体の粘性によって、大気は物体の側面に回り込めなくなってしまうのです。こうして圧縮された空気は、解放されていたときよりも温度が高くなります（断熱圧縮）。突入体が高温になるのはこの断熱圧縮も大きな関係があります。

とても難しい話ですので、冗長になってしまった事をお詫びします。しかし「誤ったお話」をお伝えする訳にもいきませんので、あしからずご了承下さい。

No.1 回答者： googoogoof 回答日時： 2008/01/10 00:34

ブラックホールに関してはそこがわかればきっとノーベル賞をもらえるのではと思います。

参考までにURLを
後地球の大気圏内にある空気との摩擦で高温になり燃えてしまうのです。手と手を強くこすり合わせてみてください。３０回もやると手のひらがけっこう暑くなるのがわかると思います

参考URL：http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%96%E3%83%A9% …

この回答へのお礼

回答、ありがとうございます。
光さえも脱出できないってすごいですよね。光って気体でも液体でも固体でもないのに吸い込まれるってすごいです。
また、空気との摩擦で燃えるということは、物体がかなりのスピードで進んでないといけませんよね。

お礼日時：2008/01/10 01:19