「ブラックホールは素粒子レベルまで菌を分解します」 なんでそんなことまで地球から望遠鏡だけで見て分か

「ブラックホールは素粒子レベルまで菌を分解します」

なんでそんなことまで地球から望遠鏡だけで見て分かるの？

No.1 ベストアンサー 回答者： むらさめ 回答日時： 2017/07/17 19:36

菌に限らず生物はタンパク質やアミノ酸で出来ています。

太陽よりも10倍から20倍程度の質量の星は、寿命が尽きた後超新星爆発を起こし中性子星になります。
中性子星は、原子が電子を取り込んで縮退し中性子だけが存在しています。
タンパク質やアミノ酸は多くの数の原子でできていますから、この時点で菌は生存もできず原子も中性子になってしまいます。

更に大きな太陽の30倍以上の質量の星は超新星爆発の後、ブラックホールになると考えられています。
重力が強すぎて光さえ脱出できない事象の地平線を持っているようですが、現代物理や数学でも未だに決着が付いていないです。
不明確な部分が多いようです。

このブラックホールを直接観た望遠鏡は未だにありません。
間接的に、ブラックホールが存在していないと”この現象は起きないだろう”というものをいくつも観測しているので、
多くの天文学者･物理学者がブラックホールの存在を肯定しているのです。
ブラックホールの候補の天体がいくつも見つかっているという感じです。

中性子星とブラックホールの間の太陽質量の20倍から30倍程度の星は、クォーク星になると言われていますが、
私の子供の頃はクォークの存在が認められていなかったので、クォーク星は考えられていなかったです。

太陽質量の40倍以上の星は極超新星になると言われており超新星爆発の後は何も残さずに消し飛ぶと言われています。

アインシュタインが一般相対性理論を出した後、その理論からシュバルツシルトがブラックホールを考え出したのですが、
実は、18世紀に既に、ラプラスがニュートン力学で光も脱出できない天体(今でいうブラックホール)を計算して推測している歴史があります。

この回答へのお礼

ありがとうございます

詳しくて助かります

お礼日時：2017/07/17 20:36

No.2 回答者： kothimaro 回答日時： 2017/07/17 20:15

ブラックホールは大きさの無い点(特異点)ではありません。

この宇宙の最大の密度はプランク距離立方(プランク体積)にプランク質量があるプランク密度です。

菌がブラックホールに落下すると、プランク密度まで圧縮され形を留めることはできません。

　では、ブラックホールの密度と大きさを考察します。
　恒星は自己重力が強いのですが、核融合反応による爆発力により、双方の力が釣り合い一定の大きさを保っています。

　しかし、核融合反応が終わると自己重力のみとなります。質量が太陽の約30倍以上ある星の場合、自己重力により核が収縮（重力崩壊）を続けます。つまり、自分自身の中に落下し続けます。この様にして、非常に小さいけれども巨大質量を持つブラックホールが出来上がります。

　太陽の質量は、(1.9891×10^30)㎏ですから、太陽の30倍の恒星の質量は(5.9673×10^31)㎏です。この様に、ブラックホールは無限大の質量を持つ訳ではありません。

　では、どこまで重力崩壊を続けるのでしょうか。太陽の30倍の質量が全てブラックホールになった場合を想定して、そのブラックホールの大きさと密度を求めて見ます。

　超ひも理論では、物質を構成する基本粒子は、1本の超ひもの振動として表現されます。
　１本の超ひもの長さはプランク長Lp(1.616229×10^-35)mです。その上を振動が光速c(2.99792458×10^8)m/sで伝わります。１本の超ひもの端から端まで振動が伝わる速さがプランク時間Tp(5.39116×10^-44)sです。従って、
①c=Lp/Tp=(1.616229×10^-35)m÷(5.39116×10^-44)s=(2.99792458×10^8)m/s
です。

　また、１本の超ひもの振動数が多くなるほど質量が増えエネルギーが増します。そして、最短時間であるプランク時間に1回振動する超ひもが最も重く最もエネルギーが多くなります。この時の振動回数は、(1/Tp)回/秒です。
　そして、
1本の超ひものエネルギー=換算プランク定数hバー(1.054364×10^-34)Js×1秒間の振動数
です。従って、
最大振動数の1本の超ひものエネルギーE=hバー/Tp=(1.956150×10^9)J
です。これをプランクエネルギーEpと言います。「E=mc^2」なので、
最も重い1つの粒子の質量=プランクエネルギーEp÷c2=( 2.17647×10^-8) Kg
です。これをプランク質量Mpと言います。

　最も重い粒子が接し合い、ぎゅうぎゅう詰めになった状態が最も高い密度です。1辺がプランク距離の立方体(プランク体積)の中にプランク質量Mpがあるので、
最も高い密度=プランク質量Mp÷プランク体積=( 2.17647×10^-8) Kg÷(1.616229×10^-35m)3=(5.157468×10^96)㎏/m3
です。これをプランク密度と言います。


　太陽の30倍の質量の物質も、プランク密度まで小さくなります。ですから
ブラックホールの体積=太陽の30倍の質量÷プランク密度=(5.9673×10^31)㎏÷(5.157468×10^96)㎏/m3=(3.856737×10^-67)立米
です。この体積の球体の半径rを求めて見ましょう。球の体積V=(4/3)πr3なので、
ブラックホールの半径r=[3]√{V×(3/4)π}= r=[3]√{(3.856737×10^-67)立米×(3/4)π}=(4.515548×10^-23)m
です。

　この様に太陽の30倍の質量を持つ恒星がブラックホールになった場合、その重さは(5.9673×10^31)㎏で、その大きさは半径(4.515548×10^-23)mの球体です。

　詳細は、下記のホームページを参照下さい。
http://catbirdtt.web.fc2.com/burakkuhorunosikumi …

この回答へのお礼

ありがとうございます

お礼日時：2017/07/17 20:35