ブラックホールの中に隠された謎に迫る!

ブラックホールの中に隠された謎に迫る!



ブラックホールの中に隠された謎に迫る!

宇宙空間に存在するブラックホールをご存知ですか?S映画や漫画、小説などSFものや異次元ものを扱っている作品でたびたび登場するブラックホールですが、その成り立ちや、一体どのよう空間なのかきちんと理解して人は少ないことでしょう。

ブラックホールなにもかも飲み込んでしまい、出口のない空間と言われています。

現在でもブラックホールの中がどのようになっているのか、吸い込まれるとどうなるのかと言うことに関しては、憶測が飛び交っています。今回はブラックホールの謎に迫ります!

宇宙人A
宇宙には、まだまだ謎がたくさんだけど、その中でも今回はブラックホールについてだね。
宇宙人B
ブラックホールは非常に強力な重力の塊で、空間も捻じ曲げてしまうほどみたいだね。
宇宙人A
そうなんだ。
光の速度でもブラックホールは抜けられないみたいなんだよ。
早速ブラックホールの謎を見ていこう。

ブラックホールとは?

ブラックホール
(画像参照元:https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%96%E3%83%A9%E3%83%83%E3%82%AF%E3%83%9B%E3%83%BC%E3%83%AB

ブラックホールは宇宙空間に存在しています。異次元への入り口や次元のゆがみと言った考え方をしている人が多いと思いますが、ブラックホールは大質量かつ高密度、そしてとても強い重力を持つ天体のことです。物質はもちろん、光までも抜け出すことができないと言われています。

この天体は以前は「崩壊した星」という意味の「コラプサー」という名称で呼ばれていました。ブラックホールという名称は1967年にアメリカの物理学者、ジョン・ホイーラーによってつけられた名称で、以降ブラックホールという名前が一般的になりました。

ブラックホールについて詳しく知るにはアインシュタインの相対性理論を知る必要があります。なんだか難しそうな印象がありますが、YouTubeで物理素人でもわかりやすい相対性理論の解説動画がありましたので、興味のある方はこちらも参考にしてください。
【挑戦】7分でわかる相対性理論。

ブラックホールはどのように観測しているのか?

ブラックホールの観測
(画像参照元:http://natgeo.nikkeibp.co.jp/atcl/news/17/041400140/

ブラックホールは暗い天体の中で肉眼では発見することが非常に難しい天体です。ブラックホールが周囲の物質を飲み込むとき、吸い込まれる物質は高速回転しながら渦巻き状になります。吸い込まれる物質は回転エネルギーによって非常に高温となり、X線・ガンマ線といったものを放出します。

ブラックホールの観測では、物質が吸い込まれるときに発生するX線やガンマ線を観測することで発見し、様子を観測しています。

2017年4月16日に、アメリカのマサチューセッツ工科大学の観測所でブラックホールの撮影に初めて成功した可能性があるというニュースが報道されています。撮影には5夜を使ったそうですが、撮影が成功していたという続報は今のところないようです。

ブラックホールには種類がある!

ブラックホールの種類
(画像参照元:http://natgeo.nikkeibp.co.jp/atcl/news/17/041400140/?P=5
宇宙空間に存在しているブラックホールの種類は1種類ではありません。宇宙空間にはさまざまなブラックホールが存在しています。

ブラックホールの種類
・恒星ブラックホール:一般的なブラックホール
・中間質量ブラックホール:太陽の1000倍のも質量のブラックホール
・超大質量ブラックホール:太陽の10倍の5乗~10の10乗倍という巨大な質量のブラックホール
・ミニブラックホール:別名極小ブラックホール。アインシュタイン方程式から導き出されたシュヴァルツシルト半径が量子サイズの小さなブラックホール。

主にこのような種類が存在しています。ブラックホールに種類があるということに驚いた人もいるのではないでしょうか。

ブラックホールはどうやってできる?

一般的にブラックホールは巨大な星が死んだときに発生すると考えられています。星の中心部が壊れてしまい、星自身が自分の重さを支えきれなくなり、地表にある物質がどんどん星の中央に向かって落ち始めます。そして地表のものが星の中心部に詰まった状態になると、今度は重力が強力になり、光さえも逃げることのできない強い重力を発生させブラックホールになると言われています。

YouTubeにNASAの公式動画でブラックホールが周囲の星を破壊して飲み込む動画が公開されていました。こちらの動画は観測結果を元にしてアニメーションで星が呑み込まれる様子を忠実に再現したものだそうです。
【衝撃映像】ブラックホールが星を飲み込む時の映像!NASAが公開した映像がすごいと話題に!!

星がブラックホールに飲み込まれる様子がとても分かりやすく映像化されていますね。星が破壊されて飲み込まれた後はとても幻想的な映像になっています。このようにブラックホールは周囲にある惑星や物質を飲み込んで行きます。
アニメーションではなく、実際にブラックホールが星を破壊して取り込んでいる映像を撮影して公開してもらいたいものですね。

ブラックホールは成長する?

星が死んだことでできるブラックホールは成長すると言われています。周囲のものをすべて飲み込むことから、どんどん巨大化していきますが、その上限はあるのか考えたことはありますか?

一説によるとブラックホールは大きくなりすぎると周囲の物質を飲み込むだけでなく、強烈なエネルギーを放出しますが、この時の温度が高すぎてブラックホールの周囲には恒星すら誕生しない状態になってしまい、ブラックホールが物質を吸い込むことができなくなります。そのためブラックホールには成長の限界があると考えてよいといえるでしょう。

ブラックホールの成長の謎に迫った番組の動画がYouTubeにUPされていたので、興味のある方はこちらもご覧ください。とても分かりやすくブラックホールの成長の謎について語られています。
最新 ついに解明!ブラックホール成長の謎 ドキュメンタリー テレビ

ニューハンプシャー州にある大学の研究チームは10年にわたってブラックホールが周囲の星を飲み込む「食事」の様子を撮影し続けているそうです。
こちらのチームが撮影しているブラックホールは2005年7月頃から周囲のものを飲み込み始め、2018年現在も飲み込み続けているそうです。
YouTubeにその動画が公開されていましたのでご紹介します。
A Quick Look at XJ1500+0154

ブラックホールは消滅することはあるのか?

吸い込んだものが逃げることができないと言われているブラックホールですが、その周辺の空間にエネルギーをもたらすことがわかっています。

ブラックホールから発生したエネルギーを元に粒子と反粒子が生まれたり、消滅しています。粒子は消える瞬間2つの光になり、1つはブラックホールに、もう1つはブラックホールから逃げ反対側へと進みます。
このことから、ブラックホールはごく微量の光を放射していると考えられます。

アインシュタインの法則で「エネルギーは質量に変えられる」というものがあります。この法則から考えると、ブラックホールからほんの微量でも光が逃げているのなら、その分ブラックホールが軽くなってくると言うことが考えられます。

ブラックホールには種類がありますが、軽いものほど大量の光を放射しているそうです。ブラックホールは、最終的には大爆発をして消えてしまうそうです。

しかし、2018年現在、ブラックホールが蒸発するような現象は確認できていません。今後もブラックホールがなくなる瞬間をとらえることは難しいのではないでしょうか。

ブラックホールの中はどのようになっている?

ブラックホールの中
(画像参照元:http://natgeo.nikkeibp.co.jp/atcl/news/17/041400140/

誰もが気になるブラックホールの中身ですが、ブラックホールの中では時間はこの地上よりもはるかにゆっくりと流れているといわれています。一般的に、重力が強くなればなるほど、時間の流れが遅くなるそうです。
そして重力が強力すぎるせいか、事象の平面と言われる場所を超えてしまうと、時間は止まっているように見えるそうです。

そしてブラックホールの中身は光すら逃げることができないほどの暗黒空間となっているため、現在の技術では観測することができないため、不明となっています。

ブラックホールに吸い込まれるとどうなる?

ブラックホールに吸い込まれた物質は強力な重力により引き延ばされ、スパゲティのように細くなります。この現象はイギリスの宇宙物理論者マーティン・リースが「スパゲティ化現象」と名付けています。スパゲティ状態になった物質は高速で小さな粒子となってしまいます。

しかし、超大質量ブラックホールに堕ちた場合は、その姿を保っていることができる可能性があるそうです。

ブラックホールに落ちた人は外からどう見える?

仮に、目の前にブラックホールが現れ、周囲の人を飲み込んでいくのを見ていたとしましょう。

ブラックホールに飲み込まれた人は事象の平面に向かっていくにつれその体が伸びたり、激しくゆがんでいるように見えます。そして時間が経過するに従い、飲み込まれた人の動きが非常にゆっくりとしたものに変わります。飲み込まれた人は事象の平面に到達したとき、身体はゆがみ、伸びたまま動きが完全に止まってしまいます。

そして恐ろしくゆっくりと、その体が灰になるさまを目撃します。

もし自分がブラックホールに堕ちたらどんな体験をする?

今度は自分がブラックホールに飲み込まれたら、どのような滝健をするかを考えてみましょう。

突然ブラックホールが現れ、吸い込まれたとします。外から見ている人にはその姿がゆがんだり伸びたりしているように見えていますが、飲み込まれた本人はそんな体感を感じることはありません。時間の流れが変わったり、身体が燃えるといったことも体験せずに、特異点まで落下すると言われています。

超大質量のブラックホールに堕ちた場合には、姿を保ったまま生きていることができるともいわれています。この場合は時空の屈曲の確認や、ブラックホールに飲み込まれたものを見ることができるそうです。
ただこの説で気になるのは、ブラックホールに「酸素」があるのかという点です。たとえ形が壊れていなくても人間が生きるのに必要な酸素がなければ、ブラックホールに飲み込まれた人間は酸欠で死んでしまいます。

ブラックホールのシミュレーション動画

文章で説明をされてもよくわからないという人は、YouTubeのブラックホールのシミュレーション動画をおすすめします。文章よりも映像のほうが、想像しやすいでしょう。
ブラックホール シミュレーション動画

映像自体は3分ほどと短い動画ですが、字幕入りでブラックホールができるまでを見ることができます。

ブラックホールの出口はホワイトホール?

一般的にブラックホールは光さえも飲み込み、先が見えないと言われていますが、ブラックホールの出口は「ホワイトホール」だと言われています。

このホワイトホールとは、アインシュタインの方程式でブラックホールを時間反転させてできた解で理論上で議論されているものです。

ホワイトホールはブラックホールとは逆で物質を放出するといわれており、放出される物質が、ブラックホールに飲み込まれたものでは?と言われています。

ブラックホールは観測が可能ですが、ホワイトホールは今まで一度も観測されたことがなく、その存在は議論上だけのものとなっています。

地球はブラックホールの中にある?

一説によると、宇宙自体がロシアの伝統民芸マトリョーシカ人形のような入れ子構造になっていると言われています。

今現在人類が住んでいる地球がある宇宙空間が実は別の大きな宇宙空間にあるブラックホールの中にあるのでは?というのです。そのため人類が今住んでいる宇宙空間の中にあるブラックホールにも、別世界があるのではという考えがあります。

ホワイトホールは別世界につながっている?

ブラックホールの出口がホワイトホールと言われていますが、この2つがつながっていることから、ホワイトホールの出口は遠く離れた宇宙空間なのではと言われています。

ブラックホールとホワイトホールをつないでいるトンネルのことを一般的に「ワームホール」と呼んでいます。先端研究国際大学院大学のSISSAのイタリアとインド・北米合同チームの研究では、天の川がワームホールの入り口で、ダークマターと言う暗黒物質によって安定して通過することができる可能性が高いと言われています。

ブラックホールに宇宙人が住んでいる?

ロシア科学アカデミーに在籍している宇宙学者ヴャチェスラフ・ドクチャーエフ博士はブラックホールに宇宙人が住んでいると言う仮説を立てています。人類よりもはるかに高度な科学技術を持つ地球外生命体がブラックホールに住んでいるというのです。

ブラックホールの中には安定した領域が存在していると言われており、その起動に乗ることで地球が太陽の周りを周回するのと同じようブラックホールの中を周回できるそうです。

ブラックホールの中は宇宙空間のように小惑星が衝突するといったリスクがなく、時間が非常にゆっくり流れます。そのため不老不死に近い寿命を得ることが可能です。現代ではブラックホールを人類のために活用するべきという意見もあります。

地球はブラックホールの影響を受ける?

ブラックホールは検証することが非常に難しい天体なため、謎が多く地球への影響も考える人もいるほどです。2018年現在、一番近いブラックホールでも35000光年も離れた場所に存在していると言われています。

そのため地球がブラックホールの影響を受けている可能性はかなり低いですが、もし地球の近くにブラックホールができてしまった場合、地球が呑み込まれる可能を否定することはできません。

地球という天体自体が呑み込まれなくても、地球に影響を与えることのできる距離にできたブラックホールは強い重力の影響で地球上の生物や潮の満ち引きなどに影響を与える可能性が強いと言えます。潮の満ち引きや重力に影響が出ると生態系ががらりと変わってしまうことも考えられます。
ブラックホールの謎
(画像参照元:https://www.huffingtonpost.jp/2017/02/28/black-hole_n_15054822.html

まとめ
今回はブラックホールについて解説しました。ブラックホールやホワイトホールという単語は知っていても、その意味などをしっかりと把握できていた人は少ないのではないでしょうか。

また、ブラックホールについて現在では解明済みと思っていた人は、未だに解明できていないことがたくさんあったことで驚いたかもしれませんね。

宇宙にはまだまだ人類の解明しきれないものが多数存在します。もしブラックホールや宇宙に興味を持ったなら、ネットで調べてみたり、書籍で勉強してみるのも楽しいですよ。
ブラックホールの中身を観測できる機材自体がまだ開発されていないので、まずはそこからとなるため、ブラックホールの謎が全て解明される日はかなり遠い未来と言えるでしょう。

宇宙人A
僕たちは地球に重力があるから地上に立っているけどより強力な重力が近づいて来るとそっちに引っ張られてしまうんだね。
宇宙人B
そうだね。
ブラックホールが少しでも近づいたら人類は終焉を迎えるかもしれないね。



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