ブラックホールに吸い込まれた物質はどうなりますか。？

ブラックホールに吸い込まれた物質はどうなりますか。？

No.6 回答者： kothimaro 回答日時： 2017/09/22 19:10

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。
ですから、ブラックホールと言えどもプランク密度より高密度になることはありません。

　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 …

No.5 回答者： doc_somday 回答日時： 2017/09/20 18:14

実際には吸い込まれることが出来ないのです。

事象の地平を越えると既に外部から観測出来なくなりますから計算物理になってしまいますが、ブラックホールの中心に近づくと急激に時間が遅くなり直ぐに時間が止まった状態になるようです。事象の地平の外でさえ強烈な潮汐力で最初に電子が、次に核のクオークが分極するはずです。

No.4 回答者： satoumasaru 回答日時： 2017/09/20 10:41

はじめまして

ブラックホールというのは広義には一方通行の事象の地平線ができるということですので、＃３さんがおっしゃるとおり、半径がおおきければ密度は低くともブラックホールができます。この宇宙が外からみればブラックホールになっているという説もあります。でもおそらく質問者さんがお尋ねになっているのは、巨大な星が超新星爆発をした後にできるブラックホールのことでしょうね。

ブラックホールにはそのまま物質が吸収されるということではなく、落下する物質はブラックホールのまわりに高速で回転する降着円盤を形成します。高速で遠心力もあるためる降着円盤もゆっくりブラックホールに落下していきます。また一部の物質は軸方面に宇宙ジェットとしてはじきとばされます。

事象の地平線を超えた物質は巨大な重力による潮汐力のためにバラバラになり、さらに原子も素粒子にバラバラになります。その素粒子もますます圧縮され、最後は無限小になり重力は無限大になります。ですが、これは一般相対論の結論であり、量子力学を考慮したものではありません。量子力学で考えた場合、物質や空間に無限小というのが存在し得るのか疑問とされています。

ブラックホールは永遠に存在するものではなく、やがてホーキング放射により事象の地平線から粒子を放射します。巨大なブラックホールではごくごくわずかな放射ですが、小さくなれば加速度的に激しくなり、最後は蒸発します。（これは厳密に証明されています）

ですので、おたずねになっている「吸い込まれた物質はどうなるか」という回答は最後は素粒子となって再び宇宙にもどるということになるのでしょうね。ただブラックホールの蒸発には太陽程度の質量であっても１０の６７乗年と現在の宇宙の年齢よりもはるかに必要とされますので、はたしてそれまでに宇宙があるかどうかも疑問ですが。

なにか不明な点があれば私の知っている範囲でお答えします

No.3 回答者： t_fumiaki 回答日時： 2017/09/20 09:21

ブラックホールと言うのは、あくまで、外から観測した概念。

空気の密度が太陽系全体の球を満たせば、外から観測するとブラックホールになる。

この中なら人も暮らせるし、重力でつぶれるなんて事も無い。

ブラックホールは半径と質量できまる。
半径が大きくなれば密度は小さくても絶対質量が大きくなり、ブラックホールになる。

No.2 回答者： さとう茶 回答日時： 2017/09/20 09:19

実際、吸い込まれた奴は

いないからな〜
全てが想像

No.1 回答者： mapascal 回答日時： 2017/09/20 09:14

超ひも理論でいう素粒子に分解されたものが集合体になり、ミクロな高次元の空間で運動しているそうです。

https://ja.wikipedia.org/wiki/%E8%B6%85%E5%BC%A6 …