ブラックホールの正体-光すら逃げだせない

公開日: : 最終更新日:2018/05/18 雑学

ブラックホールの正体-光すら逃げだせない

光すら逃げだせないブラックホールとはどんなものなのでしょうか。宇宙に存在するブラックホールとは、光すら脱出できないほど重力が極限まで強い時空の領域である。この壮絶な重力をもつ領域は、どういうふうに生まれるのだろうか。太陽の八倍以上もの質量をもった星では、進化の最終段階で超新星爆発を起こす。星の外側は吹き飛ぶが、内側のコアは収縮する。コアの質量が太陽の二倍から三倍以上の場合、コアは自分の強い重力のために星を支えられなくなり、限りなく縮むという。

その大きさがシュバルツシルト半径に達すると、それより内側からは全ての物体がでてこられなくなる。この領域がブラックホールである。ところで、先に述べたシュバルツシルト半径とは、重力の極限を定めたものだ。天体を小さく押しつぶしていって、重力が極限の強さに到達したとき、それをシュバルッシルト半径と呼ぶのである。

シュバルッシルト半径から外に放たれる光は速度がゼロ

たとえば太陽の質量では約三キロメートル、地球の質量では九ミリメートルがシュバルツシルト半径となる。これ以上強い重力の場は考えることができない。このシュバルッシルト半径から外に放たれる光は、速度がゼロになる。外に出ようとしても、重力の中心に向かって引き込まれるからだ。それゆえブラックホールの表面からは光すら逃げられないのである。

ところで、ホーキング博士によると、ブラックホールは蒸発するという。彼の説明によると、量子論では、真空は空っぽの空間ではなく、粒子と反粒子が生成と消滅を繰り返す揺らいだ空間である。仮にブラックホールの事象の地平線で対生成すると、片方の粒子が正のエネルギーとして飛びだし、もう片方が負のエネルギーとしてブラックホールに吸い込まれる。その結果、ブラックホールには負のエネルギーが次々と蓄稿されて質量が減っていき、水が沸騰するように蒸発してしまう。ただし、実際に蒸発するのは大きさが陽子ほどのミニブラックホールだけだという。

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