ブラックホール、ホワイトホールとは。

Question

ブラックホール、ホワイトホールとは何でしょうか？どういったものなんでしょう？

bgm38489 · Accepted Answer

質量の大きいものは、引力が強い（万有引力の法則）。質量が大きすぎて、なんでも飲み込んでしまうものがブラックホール。数式上、その反対のものがあらねばならなくなる。これがホワイトホール。
詳しくは以下。ブルーバックス（講談社）は自然科学、数学などを扱うシリーズだが、宇宙に関する本も多いので、おすすめ。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%96%E3%83%A9%E3%83%83%E3%82%AF%E3%83%9B%E3%83%BC%E3%83%AB

cozycube1 · Answer

（文字数制限に引っかかりました。少しだけ続きます）

さて、ホワイトホールですが、これはブラックホールを時間的に反転させたものです。中心の特異点がありますが、そこから無限大の時間をかけて事象の地平面に物質が向かっています。でも無限大の時間がかかるのですから、事象の地平面からは何も出てきません。しかも、重力は時間反転しても重力のままです。つまり、外側から見る限り、ホワイトホールはブラックホールと何も変わりません。どちらも、外から見れば、重力があって真っ暗で、外側のものを無限大の時間をかけて吸い込んでいます。

まあその後、ホーキング輻射なんてものが分かって、真っ暗でもないぞ、ということになったりしてます。

cozycube1 · Answer

詳しい話はウィキペディアのブラックホールの項目を読んでいただくとして、与太話を。

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%96%E3%83%A9%E3%83%83%E3%82%AF%E3%83%9B%E3%83%BC%E3%83%AB

ニュートン自身も「光すら飛び出してこない星」を考えて見たと言われています。ニュートンは光が粒子だと思っていたので、普通に速度があると考えていました。地球からロケットを打ち出すときに「第2宇宙速度」というものがあります。地球でも他の星でもいいですが、その表面から第2宇宙速度で飛び出せば、星の重力を振り切って、時間さえあれば無限の彼方まで飛んでいきます。脱出速度とも呼ばれます。

太陽程度の重力では光は余裕で脱出速度を超えている、とニュートンは考えました。では、とニュートンは考えます、もっともっと重い星があって重力が大きすぎて、光の速度ですら第2宇宙速度に到達しないとしたらどうか、と。光はその星から飛び出せません。いくら太陽のように燃え盛って強い光を出していても、外には光が届かないので真っ暗な星に見えるはずです。
　まあ、そうだとしてもニュートンの時代では大したことではありませんでした。「いやあ、宇宙って凄いかもね。はっはっはー」と笑って済む話でした。

本当に凄いことだぞ、と分かったのはアインシュタインが一般相対性理論というニュートンが作った重力理論を上回る重力理論が出てからです。アインシュタインが作った重力方程式は複雑すぎて、作ったアインシュタイン自身も解析的には解けないだろうと思っていました。
　でも解く人が現れました。カール・シュバルツシルトという若い物理学者です。自転していなくてとか、とにかく静止している球形の星なら解けるよ、と彼は言い、解析的に解いて見せました。

結果はえらいことになりました。既にアインシュタインの特殊相対性理論で光より速いものはないことが分かっていました。星が大きくて充分縮んでいれば、表面の脱出速度は光より速くなければいけないケースがありえる、何ものもその星から出てこられない、そういうことが分かったくらいでは済みません。そういう星では、近づくにつれ、脱出速度が速くなり、それに従って時間がゆっくり進むようになります。脱出速度が光速になる距離では時間が止まってしまうことが分かりました。星の中心からのそういう距離を「シュバルツシルト半径」と呼び、その半径でできる球面を「事象の地平面」と呼びます。

さまざまな考察から、そういう星では止め処もなく星が縮んでしまい、最終的に中心に大きさ0、密度無限大のものがあるということが分かりました。

外からブラックホールに落ちていく人がいたとします。その人を充分遠方から、ブラックホールに対して静止して観測します。落ちていく人は、最初は加速しながら落ちて行きます。しかし事象の地平面に近づいていくにつれて、だんだんゆっくり落ちていくようになります。時間がだんだんゆっくり進む効果が現れ始めたのです。そして永遠に事象の地平面には到達しません。そこまで行くには無限大の時間がかかってしまうのです。

でも落ちていく人にとっては永遠の時間は必要ありません。有限の時間で事象の地平面に到達します（ただし外界では無限大の時間がかかってしまう）。事象の地平面を越えて、ブラックホール中心に到達します（これについても、外界では無限大の時間が経過する、つまり2回も無限大の時間が経過します！）。

これだけならいいのです。問題はブラックホール中心です。大きさ0密度無限大のその点は特異点と呼ばれます（数学での呼び方が元になっています）。なんでもいいんですが無限大などというものがあると、あらゆる物理法則は適用できなくなります。特異点からは何が起こっても良いことになります。

こんな「なんでもあり」みたいなものが宇宙にあっては大変です。しかし幸いなことに「事象の地平面」があります。ここの脱出速度は光速なのでした。その内側からは脱出速度は超光速です。光速より速いものはありませんから、ブラックホールの内側で何が起こっていようと大丈夫です。何もブラックホールからは出てこられません。

と安心していたのもつかの間、電気を帯びて自転していないブラックホールを研究していて大変なことが分かりました。特異点が事象の地平面で覆われず、むき出しになることがあると分かったのです。大騒ぎになりかけました。しかしほどなく、そういう場合は電気の力が重力の力に打ち勝って、ブラックホールにはなれないことが分かりました。

dondoyaki · Answer

ブラックホールとは
太陽の約２５倍以上の恒星の末期の形であると考えられています。
恒星が核融合を繰り返すことで最終的に鉄の核が形成され、
核は自らの重力で発熱し、やがて核の中心では原子核が分裂し重力崩壊します。
そして中心に中性子の中心核が作られます。
太陽の８倍以上の質量の恒星ではその後、圧縮された鉄の層が中性子の核と衝突する事で衝撃波が発生し超新星爆発が起こり、中性子の星が残ると考えられています。

太陽の２５倍以上の質量の恒星では、中性子の核が大きくなりすぎて質量が限界を超え自重によって重力崩壊します。
これがブラックホールであると考えられています。
　
ホワイトホールは理論上の話なので観測はされてはいませんが、
ブラックホールとは逆性質であろうと考えられています。

ブラックホール、ホワイトホールとは。

質量の大きいものは、引力が強い（万有引力の法則）。

（文字数制限に引っかかりました。

詳しい話はウィキペディアのブラックホールの項目を読んでいただくとして、与太話を。

ブラックホールとは

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