ブラックホールと中性子星

ブラックホールと中性子星の違いが解りません。
優しい日本語でソフトに教えてください。

No.4 ベストアンサー 回答者： satoumasaru 回答日時： 2004/07/27 03:43

はじめまして。

yokayoさんへ

> ブラックホールと中性子星の違いが解りません。
> 優しい日本語でソフトに教えてください。

やさしい日本語でソフトにですね。すでに詳細は＃１から＃３の方がおっしゃっておられるので、厳密ではないですが、簡単に説明します。

原子というものはご存じですよね。真ん中に原子核があって、そのまわりを電子が回っているというものです。じつは原子というのはスカスカなんですよ。原子核の大きさは原子の直径の１万分の１しかありません。しかし原子の重さ＝原子核の重さといっていいぐらいなんです。ほとんどの重さは原子核が担っています。

ものすごく重力があると、電子の軌道半径がせまくなります。もっともっと重力があると電子が押しつぶされて原子核といっしょになり、陽子に電子が吸収されて中性子になり、中性子だけの星になってしまうのです。いわば原子核だけの星になってしまうんですね。そうするとものすごく、密度の高い星になってしまうんです。これが中性子星なんです。

次にブラックホールというのを説明します。

脱出速度というのはご存じでしょうか？　ボールを水平に投げてみましょう。ボールはどうなりますか？　しばらくするとボールは地面に落ちてきます。なぜでしょう？　地球の引力があるからですね。（そんなもの当たり前だって言わないで下さい）

ボールをもっと早く投げることができれば、ボールはおちてきません。（正確には落ちているのですが、地球が丸いため落ちてこないのです）　これが人工衛星なのです。で、もっと早く投げることができれば、地球をまわることなく、そのまま飛んでいってしまいます。そのとき、これ以上まらば、そのまま、飛んでいってしまうという速度を脱出速度といいます。落ちてくるのはその重力のためですから、重力の強いところでは脱出速度は速くなります。地球では秒速11.18km/秒ですが、太陽だと617.5km/秒にもなります。

太陽からの脱出速度はすごいものですね。でも光速度は毎秒約29,885km/秒にくらべればたいしたことはありません。だから太陽からでた光は地球に届くのです。

でも、もっともっと重力の強い天体ではどうなるでしょうか、あまりにも強いとついには脱出速度が光速度を上回ってしまいます。こういう星ではどうなるでしょうか？　星からでた光は、また星に戻ってしまうか、永遠に星の周りをまわるだけとなってしまいます。ですからこの星は、光さえも脱出できません。ということは、中のものは外にでることができませんし、外から観測した場合、光でみることはできません。こういうものがブラックホールなのです。

中性子星とブラックホールのちがい

その中性子すら重力には勝てないのです。ある程度のおおきさになれば、もう中性子すらどんどん潰れていきます。万有引力の法則はご存じの通り、距離の自乗に反比例しますよね。星の場合、その表面に最大の重力になります。（だって、星の真ん中だったら周りに質量がありますから無重力になってしまいますもの）　だったら星が小さくなっていけばどうなるでしょうか。どんどん表面の重力が大きくなります。ということは脱出速度もどんどん大きくなってきます。そしてその星からの脱出速度が光速を超えた場合、もうその星からの光は永久に外部に出ることはできません。これがブラックホールです。

この回答へのお礼

熱が出ました。

ふしゅぅ～

お礼日時：2004/07/27 09:09

No.3 回答者： mmky 回答日時： 2004/07/26 23:44

参考程度に

中性子というのは少し大きめの元素には必ず１個や２個は入っていますね。つまり普通の元素は原子核が陽子や中性子で出来ていますね。ところが高い圧力で原子核の周りの電子が原子核に落ち込んで陽子が中性子に変わって中性子ばかりになった星を中性子星と呼んでますね。地球の中心は鉄といわれていますのでそんなに中性子は多くはないでしょうが重い星は中性子ばかりのものがあるということですね。いくら重い中性子星でも中性子という原子核がちゃんと存在するならこれは一般的概念の物質の星ですね。でも光さえ出てこれないブッラクホールというものは原子核さえ存在しているかどうか疑問ですね。おそらく原子核というものさえないのですね。すべてがばらばらの状態でしょうね。すべてがばらばらで素粒子というもの自体存在しないというところでいろいろホーキンズ博士も苦労しているということでしょうね。

No.2 回答者： hnaitoh 回答日時： 2004/07/26 23:01

ブラックホールはその重力のために光が出てこなくなったものです。

そのため大きな重力源があること、落ちてゆく物質が発生するＸ線などで存在することがわかります。

中性子星は超新星爆発などのあとに元の星の芯が大きな重力で押しつぶされ、通常の元素の原子の状態を保つことができなくて、中性子の状態になったものの星です。通常は高速で回転しており、その回転に伴って発生する電磁波で観測できます。ブラックホールとちがうのはまだ見えるところです。

No.1 回答者： nyaaasu 回答日時： 2004/07/26 23:00

中性子星とブラックホールの大きな違いは密度です。

中性子星の密度は１０＾１７kg/立方mくらいです。密度が大きいほど重力が強くなるので、ブラックホールは光が出ることができないほど密度が大きいということです。（つまり、光が脱出できるかどうかの違いです。）
また、中性子星は超新星爆発（巨大なエネルギーを伴う星の大爆発）の残骸が太陽質量の３倍以下くらいの時に形成され、ブラックホールは超新星爆発の残骸の質量が太陽質量の３倍以上の時に形成されます。（つまり、質量の違いです。）

参考URL：http://www.astro.isas.ac.jp/xjapan/asca/3/bhxray/