ブラックホール

ブラックホールとは

ブラックホールは、非常に高い比率（通常は太陽よりも大きい）と非常にコンパクトな質量の空間現象で、重力場が非常に強いため、粒子や放射線は放出されません。

たとえ光さえ吸収されたとしても、ブラックホールは目に見えず、その存在は、特にブラックホールに引きつけられている特に天体近くの軌道の変化によって、その周辺で観測可能な重力の結果によってのみ証明されます。

理論的には、光速より速い速度で動くものだけが、ブラックホールの重力場に耐えることができます。 このため、吸引された問題がどうなったのかを確実に知ることは不可能です。

ブラックホールの大きさは？

ブラックホールはさまざまなサイズで存在します。 科学に知られている未成年者は原始ブラックホールと呼ばれ、原子の大きさだと信じられていますが、山の総質量を持っています。

中程度のブラックホール（その質量は太陽の全質量の最大20倍です）は恒星と呼ばれています。 このカテゴリでは、発見された最小のブラックホールは太陽質量の3.8倍です。

カタログ化された最大のブラックホールは超大質量と呼ばれ、銀河の中心にしばしば見られます。 一例として、天の川の中心には射手座Aがあります。これは、太陽の400万倍の質量を持つブラックホールです。

これまでのところ、知られている最大のブラックホールはS50014 + 81と呼ばれ、その質量は太陽の質量の400億倍に相当します。

ブラックホールはどのように形成されますか？

ブラックホールは天体の重力崩壊から形成されます。 これらの現象は、体の内圧（通常は星）がそれ自身の質量を維持するのに不十分であるときに起こります。 それで星の核が重力のために崩壊するとき、天体は超新星として知られる出来事に莫大な量のエネルギーを放出することを爆発します。

超新星の視覚的表現

超新星の間に、ほんの一瞬で、星の質量全体が光の速度の約1/4で動いている間に、その核に圧縮されます（この瞬間に、宇宙の最も重い要素が作られます）。

それから爆発は中性子星を生み出すでしょう、あるいは、もし星が十分に大きければ、結果はブラックホールの形成であり、その天文学的な量の集中した質量は前述の重力場を作り出します。 その場合、逃走速度（ある粒子または放射線が引力に抵抗するのに必要な速度）は少なくとも光速より大きくなければならない。

ブラックホールの種類

ドイツの理論物理学者アルバートアインシュタインは、現代物理学の出現の基礎となる重力に関連した一連の仮説を定式化した。 この一連のアイデアは一般相対性理論と呼ばれ、科学者はブラックホールの重力効果についていくつかの革新的な観察を行いました。

アインシュタインにとって、ブラックホールは「大量の濃縮物によって引き起こされる時空の変形」です。 彼の理論はこの地域の急速な進歩を促進し、さまざまな種類のブラックホールの分類を可能にした。

シュヴァルツシルトブラックホール

Schwarzschildのブラックホールは、電荷を持たず、角インパルスも持たない、つまりその軸の周りを回転しないものです。

カーブラックホール

Kerrのブラックホールは電荷を持っていませんが、それらはその軸を中心に回転します。

Reissner-Nordstromブラックホール

Reissner-Nordstromブラックホールは電荷を持っていますが、それらの軸の周りを回転しません。

カーニューマンブラックホール

Kerr-Newmanブラックホールは帯電しており、それらの軸の周りを回転します。

理論的には、すべてのタイプのブラックホールは、十分なエネルギーを失い、回転を停止すると、最終的にはシュワルツシルトブラックホール（静電気および電荷なし）になります。 この現象はペンローズプロセスとして知られています。 このような場合、ブラックホールとシュワルツシルトを区別する唯一の方法は、その質量を測定することです。

ブラックホールの構造

ブラックホールは重力場が光に対してさえも不可避であるので見えない。 このように、ブラックホールはそこから何も反映されていない暗い面の外観を持ち、そこに吸い込まれた要素に何が起こるかの証拠はありません。 しかし、それらが周囲に及ぼす影響の観察から、科学は事象の地平線 、 特異点およびエルゴスフィアにおけるブラックホールを構築します。

イベントの地平線

何も観測されていないブラックホールの重力場の境界は、イベントホライズンまたはノーリターンポイントと呼ばれます。

NASAによって利用可能にされたイベントの地平線のグラフィック表示。そこでは、光が放出されていない場所から完全な球体が観察されます。

これは実際には重力による結果にすぎませんが、現象の観測可能領域の始まりであるため、イベントの範囲はブラックホールの構造の一部と見なされます。

その形状は、静的ブラックホールでは完全に球形であり、回転ブラックホールでは斜めであることが知られている。

時間の重力膨張のために、ブラックホール質量の時空への影響は、その範囲を超えても、イベント範囲に次のような影響を与えます。

• 遠くの観測者にとって、イベントの地平線の近くの時計は他のものよりもゆっくりと移動するでしょう。 したがって、ブラックホールに吸い込まれているオブジェクトは、時間内に麻痺しているように見えるまで遅くなります。
• 遠方の観測者にとって、事象の範囲に近づいている物体は赤みがかった色合いをとるでしょう。これは、光の周波数がブラックホールの重力場によって減少するので、 赤方偏移として知られる物理現象の結果です。
• 物の観点から見ると、宇宙全体では加速された速度で時間が経過しますが、それ自体は通常どおり時間が経過します。

特異点

星の質量が無限に集中するようになったブラックホールの中心点は特異点と呼ばれていますが、それについてはほとんど知られていません。 理論的には、特異点は、重力場によって吸引されたすべての物体の質量に加えられた、崩壊した星の総質量を含みますが、体積も表面もありません。

エルゴスフィア

エルゴスフィアは、回転するブラックホールのイベントの地平線を回避する領域です。この領域では、天体が静止することは不可能です。

しかしアインシュタインの相対論によれば、回転する物体はそれに近い時空を引きずる傾向がある。 回転するブラックホールでは、この効果は非常に強いので、静止しているためには天体が光の速度よりも速い速度で反対方向に動くことが必要です。

エルゴスフィアの影響とイベントの地平線の影響を混同しないことが重要です。 エルゴスフィアは重力場を持つオブジェクトを引き付けません 。 したがって、それと接触するものはすべて、時空間に置き換えられるだけで、それがイベントの地平線と交差する場合にのみ引き付けられます。

ブラックホールのスティーブンホーキング理論

スティーブンホーキングは、20世紀から21世紀にかけて最も影響力のある物理学者であり、宇宙論者でもあり、アインシュタインが提唱したいくつかの定理を解いた。 ビッグバン

Hawkingはまた、ブラックホールは完全に黒ではなく、少量の熱放射を放出すると考えていました。 この効果は物理学ではHawking Radiationとして知られていました。 この理論は、ブラックホールは放出された放射線で質量を失い、そして非常に遅い過程で消滅するまで減少するだろうと予測している。