ブラックホールって何？

宇宙の事なんですがブラックホールって次元が変わるのですか？いったい正体は・・・

No.5 ベストアンサー 回答者： eld3399 回答日時： 2011/07/06 20:48

超巨大リサイクル装置と考えています。

No.4 回答者： isa-98 回答日時： 2011/07/06 20:31

＞ブラックホールって次元が変わるのですか？

あまり難しく考えない事です。
藁は草の下に高木ぶーで解ける程度です。

シュヴァルツシルトの解、　ｒ＝２GM/C＾２は、
脱出速度V^2＝２GM/r　→ｒV^2＝２GM　→ｒ＝２GM/ｖ＾２（V=C）で求める事が出来ます。

ｒ＝０と２つの解を持ちますが、

０ですと計算出来ません。
C以上の重力加速度は考えられません。

質量２GMは十分それ以上になりますが、V＾２はC以上に増える事がありませんから、
特異点となります。

思いの他単純なのです。
一番大切なのは虚数解では無いと言う事です。

きっぱり、Cを超えれば次元を超えるでしょうが疑問です。

重力解も無限大となり計算出来ないのであり、
宇宙全体の質量エネルギー＋エネルギー：ブラックホールの質量エネルギー

で考えるとこれで次元を超えられるのか？
は大いに疑問視されます。

時間軸はほぼ停止に近いですが、逆行していません。
反粒子は時間軸を逆行していると提唱する毛権威ある学者様もいらっしゃいます。

No.3 回答者： kagakusuki 回答日時： 2011/07/05 16:31

　ブラックホールとは何かと言う事を説明します。

　物体を上に向けて放り投げると、重力の働きで、高度が高くなるに従って、上昇速度が遅くなっていき、やがては速度が０になり、その後地面に落ちてきます。
　重力はその源(この場合は地球)から離れる程弱くなるため、放り投げられた物体の上昇速度は、地面の近くに物体がある間は早く減速し、上昇した高度が高くなるほど、同じ時間内に減速する度合いは小さくなります。
　そのため、物体を放り投げる速度を速くしていくと、上昇する高度が高くなるほど重力が弱くなり、減速する度合いもどんどん小さくなっていき、ついには高度無限大まで上昇しても、上昇速度が０にならなくなります。
　高度無限大まで上昇しても、上昇速度が０にならないと言う事は、つまりは永遠に落ちて来ないと言う事です。
　この永遠に落ちて来ない様になるために必要な最低速度の事を「脱出速度」と言い、その値は地球の場合では１秒間に約11.2km進む速さになります。
　重力はその源から離れる程弱くなるため、脱出速度もまた重の源から離れる程、遅くてもよい事になります。
　又、永遠に落ちて来ない様になる事を指して、「重力を振り切る」という表現が使われる事もあります。
　逆に言うと、その高度における脱出速度未満の速度しか持たない物体は、重力を振り切る事が出来ず、重力源から離れる事が出来なくなります。
　重力はその源の質量(重さの事)が重いほど強くなります。
　又、重力源の質量が同じでも、重力源に近いほど、重力は強くなります。
　従って、重さの割に半径が小さい星ほど、その表面における重力は強くなります。
　重力が極端に強ために、脱出速度が光の速度より大きくなる場合、その天体からは光が出て来なくなります。
　アインシュタインの相対性理論によると、物体は光より速く動く事は出来ませんし、情報が光より早く伝達されることもありません。
　つまり、その様な天体に「脱出速度が光の速度に等しくなる距離」より近づくと、光を含む何物であっても、２度と戻っては来れなくなります。
　光さえ戻って来ないのですから、その天体を照明で照らしたり、レーダー電波を当てても、何も見えませんし、その他のいかなる手段を使っても、「脱出速度が光の速度に等しくなる距離」より内側の様子を知る事は出来ません。
　光が出て来なくなり事により、真っ黒に見えるであろう事から、この様な脱出速度が光の速度に達した天体を、「ブラックホール」と呼びます。
　又、回転していないブラックホールの場合における「脱出速度が光の速度に等しくなる距離」の事を、シュヴァルツシルト半径と呼びます。

　どの様にして宇宙にブラックホールが誕生するのかと言いますと、恒星(太陽の様に、輝いている星の事)は質量が大きいため、自分の重力によって自らを圧縮しようとする力が働いています。
　一方、内部で起きている核融合反応のエネルギーで、膨張しようとする力も働いています。
　この２つの力がバランスしているため、恒星はその大きさを保っているのです。
　恒星の内部で核融合反応が進むと、反応前の元素と比べて重い元素が作られますが、出来た重い元素は重力により恒星の中心に集まり、核(コア)を形成します。
　恒星のは無限に大きい訳ではありませんから、更に核融合反応が進み続けると、核融合反応に使える燃料もいつかは枯渇して、恒星の一生にも終わりが来ます。
　その場合の終わり方は、恒星の質量によって、いくつかのパターンに分かれます。

　質量が太陽の８倍未満の恒星の場合、核が重くなるにつれて、核よりも外側にある層が膨張し始め、恒星の中心からより離れた(重力の弱い)所まで膨張した外層のガスは、恒星の重力を振り切って、宇宙空間に流れ出します。
　そのため恒星は外層を失って核だけとなり、燃料となる外層のガスを失って、エネルギー源がないため、重力によって収縮します。
　あるレベルまで収縮すると、エネルギーが無くとも、電子の縮退圧という一種の圧力が働き、それ以上収縮しなくなります。
　縮退圧というのは量子力学的な概念で、電子のような物質を構成している素粒子は、複数の粒子が同じ状態にいることは出来ない事により、多数の電子を１点に圧縮しようとすると反発力が発生する現象です。
　不正確な表現を承知で大雑把に言うと、原子核と原子の間は真空で何も無いスカスカの空間ですが、圧力を加えて原子を押し潰すと言う事は、電子を限られた空間に詰め込むと言う事です。
　あるところまで詰め込むと、電子が存在可能な場所が電子で満杯となり、それ以上電子を詰め込む余地が無くなり、星を構成している物質は、それ以上圧力が上昇しても収縮しなくなります。
　こうして出来た高密度(1cm角の立方体の重さが数百kg)の物質の事を縮退物質と言い、縮退物質で出来た星の事を「白色矮星」と言います。
　白色矮星は、星の最後の姿の一種で、直径は地球と同じくらいですが、重さは太陽と同じくらいもあります。

　質量が太陽の８倍以上の恒星の場合、電子の縮退圧でも圧力を支え切れなくなり、恒星の核は重力に負けて一気に収縮する、重力崩壊と言う現象を起こします。
　電子の縮退物質が更に収縮すると、電子は原子核中の陽子に吸収されて中性子となり、恒星の核は元々原子核中に存在した中性子と合わせて、殆ど中性子だけで出来た物質となり、今度は中性子の縮退圧で、それ以上の収縮を止める様になります。
　重力崩壊で一気に収縮した中心部には、恒星の外層の物質が落ちて来ますが、中性子の縮退圧で撥ね返されて、強力な衝撃波を生じます。
　この衝撃波により、恒星の外層は吹き飛ばされ、後には1cm角の立方体の重さが10億ｔ程度もある、中性子の縮退物質で出来た核が残ります。
　この現象を「II型超新星爆発」と言い、残った中性子の縮退物質で出来た星を「中性子星」と言います。
　中性子星の直径は10km程で、質量の下限値は太陽の1.44倍以上で、上限値ははっきりとは判っていないものの、太陽の約３倍前後と言われています。

　更に重い恒星(はっきりとは判っていませんが、質量が太陽の30倍前後以上)の場合、中性子の縮退圧でも圧力を支え切れず、恒星はどこまでも重力崩壊を続けます。
　星の半径が小さくなり続ければ、その表面における重力も強くなって行き、ついには「ブラックホール」となります。
　恒星がブラックホールになる時には、爆発が起きて外層の物質の一部を吹き飛ばす場合もありますし、爆発しない場合もあります。
　一部の漫画等では、ブラックホールが出来るといきなり周りの星や宇宙船を吸込み始めたりする場合がありますが、ブラックホールになったからと言って質量が増えたりはしませんので、恒星の半径よりも離れた場所では重力が急に強くなったりはしません。

　巨大ブラックホールは、より小型のブラックホール同士が、衝突・合体を繰り返した事で大型化したブラックホールが、周囲の物質を吸い込む事で、更に巨大化したものと考えられています。
　計算に拠りますと、シュヴァルツシルト半径はブラックホールの質量に比例して大きくなりますから、ブラックホールは大きなものになる程、その体積あたりの質量（密度）は小さくなります。
　そのため、銀河系の中心にある、太陽の質量の370万倍もの質量を持つ巨大ブラックホールの場合には、平均密度は1cm角の立方体の重さが1.33kg程度という、白色矮星よりもずっと軽いものとなります。
　この事から判るように、ブラックホールの元となった物体の質量によっては、理論的には、原子レベルで潰れる前に、ブラックホールとなる事はあり得ます。
　尤も、ブラックホールとなった後でも、外側からは見えないブラックホールの内側で、重力崩壊は継続しますから、ブラックホールに飲み込まれた物質は、最終的には無限に小さなサイズにまで押し潰されます。

No.2 回答者： papapa0427 回答日時： 2011/07/05 14:13

No.1さんがおっしゃるように星のひとつには違いありません。

どうして、できるかというと太陽系の太陽がありますね。その太陽より数百倍の太陽があったとします。その太陽は核融合で光と熱そのたもろもろを放出しています。
あるとき、核融合によってできた重い原子が重力によって中心部に集まってきます。それでもまだ核融合は続いています。さらに重い原子のため重力が大きくなってさらに重水素→ヘリュムの核融合反応が重い原子でも起きるようになります。さらに各癒合と重力傾斜が強くなると、太陽の中心部（重力の中心点）に向かって落ち込んでしまいます。つまり高層ビルをとんでもなく高くし続けると重みで潰れてしまいますね。これが宇宙空間で原子レベルで起きてしまいます。

こうなったら、光でさえ抜け出ることの出来ない高重力の星の誕生です。これがブラックホールです。ブラックホールの中心部ではシュワルツシルドの特異点といものがあると言われており、この点から別の時空間につながっているのではないかと推察されています。ですからSFなどでワープ関連になるとブラックホールが出てくるのです。

またアインシュタインには抵触しますが、ブラックホールに落ち込んだ物質は光速か光速以上に加速されるともいわれています。

No.1 回答者： noname#154769 回答日時： 2011/07/05 13:52

簡単に言うなら、お星さまの一つです。

星は全て重力と圧力を持ってますよね。地球も月も太陽も。
だからこうして形を保っていられます。

しかし中には、凄く強力な重力を持つお星さまもあります。
重力と圧力のバランスが保っているから、形を保つことが出来ます。
ですから強力すぎる重力を持つと、
重力崩壊を起こしてしまい、お星さまは形を保つことが出来ずに
どんどんどんどん縮んで行ってしまいます。
そして最終的に、ただ一点の膨大な重力を持つお星さまになります。
それがブラックホールです。

ホール、といっても「穴」ではないんですよ。