「ブラックホールとは?/誕生と終わりは?条件と質量は?時間がとまる?人工で作れる?」まとめブラックホールとは?|誕生・終わり/条件・質量/時間がとまる?/人工で作れる?ブラックホールとは?|ブラックホールになる条件は?質量?まずは「ブラックホール」と「ブラックホールができるための条件」から説明していきます。光をも吸い込むほど強い重力をもった天体(特異点)のことです。おいて、重力は空間を曲げます。重力が大きければ大きいほど曲がり具合も大きくなり、より重い物体あるいは速い物体でも引き付けるようになります。ある一定以上重力が大きくなれば、光すら脱出できないほどの空間の歪みとなり、理論上はあらゆる物質を吸い込む存在となるのです。ブラックホールの候補となる天体が多数発見されています。重力が大きいという条件だけでは、ブラックホールにはなりえません。(高密度で)質量が集中することです。重い天体であっても、密度が低ければ空間の歪みは緩やかになりブラックホールとはなりえません。地球をゴルフボールほど(直径5cm)まで圧縮すればブラックホールになるはずです。こんな特別な天体であるブラックホールですが、一体どうやって誕生するのでしょうか?次は、ブラックホールの誕生物語について解説します。スポンサーリンクadブラックホールの誕生/ブラックホールはどうやって生まれる?ここからは「ブラックホールの誕生秘話」として、どうやってブラックホールが誕生するのか説明していきます。繰り返しになりますが、ブラックホールの条件は「狭い領域に質量が集中する」ことです。質量が大きい天体はたくさんありますが、この天体が何らかの要因でコンパクトにまとまれば、その天体はブラックホールとなりえます。有力なのは「超新星爆発」です。「超新星爆発」はある程度質量の大きい天体(太陽の8倍以上)が起こす爆発で、超新星爆発によりもとの天体の成分はほとんど「中性子」だけになります(中性子星)。原子を構成する粒子の1つです。中性子だけならば空間はほとんど生じません。質量は十分に大きいままで、中性子が高密度で密集するようになります。この段階で、天体の一部は「狭い領域に質量が集中する」条件を満たし、ブラックホールと呼ばれる天体に変化するのです。以上がブラックホールが誕生する代表的な例で、ブラックホールが他のブラックホールと合体したり、周りの天体やガスを取り込んだりすることで、より大きなブラックホールへと成長します。銀河という星の集団が離れることなくまとまれているのではないかとも考えられています。太陽系でいうところの「太陽」という重力源が、銀河の「ブラックホール」に相当するわけですね。この辺は『ダークマター』との兼ね合いもありますが、少なくとも私たちの天の川銀河の中心には巨大なブラックホールがあると考えられています。ブラックホール誕生物語について説明したので、次は「ブラックホールの消滅」について説明しましょう。スポンサーリンクadブラックホールの消滅/ブラックホールの終わりはどうなる?蒸発?ここからは「ブラックホールの消滅」として、ブラックホールがどうやって終わりを迎えるのか説明していきます。無限に物質などを吸い込み続けるわけではありません。重力(引力)が届く範囲にあるものを吸い尽くしたら、その後は質量が増加することはありません。ブラックホールは無限に存在し続けられるのでしょうか?ブラックホールの一生について理論的に提唱したのは、2018年にお亡くなりになったスティーブン・ホーキング博士です。名前だけは覚えておいてほしいのですが、車椅子に乗っている姿を一度はテレビなどでみたことがあるのではないでしょうか?ホーキング博士は、自身の量子論からブラックホールは蒸発すると提唱しました。蒸発することによって徐々に質量を減らしていき、最後には完全に消失すると提唱したのです。「蒸発」といっても、水が蒸発するのとはイメージが異なります。ここでの「蒸発」とは、素粒子のペアが解消(対消滅)したときに、ペアの一方がブラックホールの重力を振り切って脱出すること意味しています。完全に量子論の世界になってしまうため詳しくは述べませんが、簡単に言えば、ブラックホールの周りで、素粒子がくっついたり離れたりするときに、ごくごくたまに素粒子が勢いよく飛び出してしまうのです。その飛び出した素粒子は基本的には戻ってこないため、その素粒子分の質量がブラックホールから減ることになります。した「蒸発」を繰り返すことで、ブラックホールはその質量をゼロにし消滅するというわけです。蒸発は急激に激しくなり、最後には爆発するように蒸発し消滅すると考えられます。実際には蒸発のスピードは極めて緩やかで、さらにブラックホール自体も現在の科学力では明確に識別できる存在ではないので、あくまで理論上の「ブラックホールの終焉・終わり」であると覚えておいてください。次は一般相対性理論から導かれるもう1つのブラックホールの不思議について解説していきましょう。いう結論がありましたね。この原理をブラックホールにも適用してやりましょう。重力が大きいほど時間は遅れます(≠時間が止まる)。外から見れば、ブラックホールの表面では時間が完全に止まっているようにみえます。外から見ると宇宙船はブラックホールの前でずっと静止しているように映ります。専門的になりますが、ブラックホールに近づくにつれて光の波長が長くなるので視認はできなくなります。通常通りの時間が流れているだけです。一瞬でブラックホールに吸い込まれてしまうのですね。不思議に感じるかもしれませんが、「相対性理論」では時間は「絶対性」のある存在ではなく「相対性」のある存在なのです。最後に、人工的にブラックホールを誕生させようというプロジェクトについて解説します。「勝手にそんな危険なことをしていたのか」とお怒りかもしれませんが、ブラックホール自体には危険は伴わないためご安心ください。スポンサーリンクad人工のブラックホール/ブラックホールを作れる?ここからは「人工のブラックホール/ブラックホールを作れる?」について説明します。人工ブラックホールの実験は、スイスの「LHC:大型ハドロン衝突加速器」という超巨大な加速器(実験施設)で行われています。『ダークマターの捕獲計画』でも登場したLHCですが、ダークマターの計画と同じ実験で、ブラックホールも生み出せる可能性があります。光速に近い速度まで加速させた(亜光速)陽子を正面衝突させるという原理自体は単純なものですが、この実験により爆発的なエネルギーを発生させ、そのエネルギーが質量へと高密度に変換されればブラックホールとなりえる可能性があります。これまでの記事内容がだんだんとつながってきました。ブラックホールを生み出すことに対する安全面を心配されるかもしれませんが、この実験で仮にブラックホールが誕生したとしても、極めて微小・微質量なためすぐに蒸発し消失します。光速の陽子が衝突できるほどの施設であればまず問題ないと言えるでしょう。陽子が衝突した時のエネルギーはなんと13兆電子ボルトにまで達しました。人工ブラックホールの誕生ももう近い将来の話かもしれませんね。ブラックホールの話はいったんここで一区切りとします。シリーズはしばらくお休みしようと思います。高次元の時空(超ひも理論など)、ヒッグス粒子、ニュートリノ...などなど、ご要望が多ければ記事を追加していこうと思います。_)>記事をブックマーク&シェアなどしていただけると大変ありがたいです。利用した目覚まし時計です。