関連解説の赤文字は、詳細について宇宙事典項目で別ウインドウで開く設定をしているか製作ができ次第、別ページで参照できるようにする予定の項目です。例によっていつになるかは未定です。
　制作する時間の関係から、赤文字の設定をしない日がほぼ毎日になりつつあります。

Drawing Credit: A. Hobart, CXC

Drawing Credit: A. Hobart, CXC

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　今日の画像は、中規模質量のブラック・ホールです。

　2種類のブラック・ホールの優勢な所見があります。

　太陽の１０倍以上の質量をもつ主要なブラック・ホールと太陽の数百万倍の質量をもつ超大規模なブラック・ホールです。

　主要なブラック・ホールは、大きい星々の進化の自然の結果としてつくられます。

　超大規模なブラック・ホールの起源は、不可解なままです。そして、そのような大規模なブラック・ホールは銀河の中心だけで見つかります。

　銀河を作った気体雲の最初の崩壊でまたは主要な質量からのブラックホールなのか、または他の中央に位置する集団のブラック・ホールの合併による仕組みでの段階的な成長からできたかどうかは、知られていません。

動画としては、MPEGが大きな画面になっています。どちらも同じ素材です。

Drawing Credit: A. Hobart, CXC

Drawing Credit: A. Hobart, CXC

Drawing Credit: A. Hobart, CXC

　主要なブラック・ホールの質量は、その目に見えない仲間を軌道に乗せて、星の軌道加速を観察することによって推論することができます。

　同様に、超大規模なブラックホールの質量は、中心のブラックホール周辺で渦巻いている気体雲の軌道加速を用いて測定することができます。

　軌道加速がブラックホールの質量を確立するのに用いることができないとき、天文学者は、ブラックホールから落ちている物質に起因するＸ線光度を計ることによって下限をその質量として設定することができます。

　外に放射しているＸ線の圧力は、内部に落ち込んでいる物質に関してブラックホールの重力の引き未満でなければなりません。

　ところで、ブラックホールは何でしょうか？

　漠然と話して、ブラックホールとは、近くの物がそれに集中する方向の引力を逃れることができないほど、多くの質量を持つ空間の領域です。

　重力の最高の理論が当面アインシュタインの一般相対性理論にあります。

　私たちは、詳細にブラックホールを理解するためにこの理論の若干の結果を調べなければなりません、

　けれども、かなり単純な状況の下で重力について考えることからゆっくり始めましょう。

　あなたが、ある惑星の表面の上に立っていると思ってください。

　あなたは、まっすぐに上空に岩を投げます。

　あなたが、あまりすぐ近くに投げないならば、しばらくの間上がります。しかし、結局、惑星の重力による加速度は元のところに落ち始めさせます。

　あなたが、十分に確かに岩を放り投げるならば、完全に惑星の重力から逃れさせることができます。

　放り投げられた岩は、永遠に上がり続けます。

　あなたが岩をちょうどかろうじて惑星の重力を逃れる種類で放り込む必要がある速度は、「脱出速度」と呼ばれています。

　あなたが期待する脱出速度は、惑星の質量に依存します。

　ほぼ、アインシュタインが一般相対性理論を開発した直後に、カール・シュワルツシルトはそのような物を述べた理論の方程式の数学的な解法を発見しました。

　それは、後にオッペンハイマー、ボルコフ、スナイダーのような1930年代の学者の研究になりました。

　彼らは、真剣にそのような物が実際に宇宙の中に存在するかもしれないという可能性について考えました。

　これらの研究者は十分に大きい星が燃料が尽きるとき、それ自体を自身の引力に維持することができないことを示しました。そして、それはブラックホールに崩壊するはずです。

　一般相対性理論で、重力は空間時間のひずみの現れです。

　大きい物は空間と時間をゆがめるため、外形の普通の法則はもうあてはまりません。

　ブラックホールの近くで空間のこのゆがみがとても厳しくて、ブラックホールが非常に見知らぬ若干の特性を持っている原因になります。

　特に、ブラックホールは『事象の地平線』と呼ばれている何かを持ちます。

　これは、ブラックホールの境界目印となる球面です。

　あなたは地平線を通って行くことができますが、あなたは外へ戻ることができません。

　実際、一旦あなたが地平線を横切るならば、あなたは容赦なくより近い動きへと運命づけられてブラックホールの中央に『特異性』により間近です。

　地平線について脱出速度が光速に等しい場所と考えることができます。

　地平線の外で、脱出速度は光速未満ですので、十分に確かなロケットを発射するならば、逃げるのに十分なエネルギーを得ることができます。

　しかし、あなた自身は地平線の中です。それは、あなたのロケットがどんなに強力でも、あなたは逃げることができません。

　地平線は、非常に変な位置的若干の性質を持っています。

　ブラックホールから遠く離れてじっとおよそ位置している観測者にとって、地平線は素晴らしい、静的、不動の球面であるようです。

　しかし、一旦あなたが地平線に近くなるならば、あなたはそれが非常に大きい速さを持つと認識します。

　実際、それは光速の動く外界です！

　それは、内側の方向へ地平線を横切るに簡単ですが、外へ戻るに不可能な理由を説明します。

　地平線が光速で移動しているので、それを横切って背後を逃れるために、あなたは光より速く移動しなければならないでしょう。

　あなたは光より速く行くことができません。そして、あなたはブラックホールから逃げることができません。

　これまでの説明の全てが、非常に不思議に思ったとしても当然です。

　ブラック・ホールとは、「不思議」なのですから。

　地平線は、まだ特定の感じの中に位置しています。しかし、もう一つの感覚においては、光速から飛び出しています。

　それは、「鏡の中」のアリスに少し似ています。

　彼女は、彼女がちょうど1つの場所にとどまることができるのと、同じくらい速く走らなければなりません。



　一旦、あなたが地平線の中にいるならば、空間時間は放射距離と時間を描く座標が役目を変えるほど、非常にゆがめられます。

　これから座標で少し説明します。

　「r」は、あなたが中央から遠くに位置しているかの時間のような指標です。

　「t」は、同じく空間のような指標です。

　これの1つの結果は、あなた自身が普通の状況の下で将来、t のさらに大きな値の方へ進むことを避けることができない、まさにその時、r のさらに小さな値へ移るのを止めることができないということです。

　結局、あなたは特異性で r = 0 に向けて衝突するにちがいありません。

　あなたは、ロケットを発射することによってそれを避けようとするかもしれませんが、それは無駄です。

　あなたがたとえどの方向を走らせても、あなたはあなたの将来を避けることができません。

　一旦、あなたが地平線を渡ったならば、ブラックホールの中心を避けるために挑むことは、まるで日曜日の次の月曜日を避けようとすることに似ています。

　もっと解りやすく例えるならば、あなたが今の大きさと力で現在の地球の動きを止めたり地球の黄道を変更させようと試みることと同じです。宇宙に立っているあなたを支える物質は、宇宙空間のあなたにありません。物質の支援がないあなたに地球の動きを止めることも黄道を変更することもできません。

　現在の科学水準における「゛ラック・ホール｣の初歩の初歩について触れました。遥か遠い未来にこれらの理論は覆されるかもしれませんが、現在のところ覆すだけの理論も証明もたぶんできないようです。解説している私自身、釈然としませんけれど、これが現実です。


　ちなみに、銘柄品になっている『ブラック・ホール』は、ジョン・Ａ・ホイーラーによって考案されて、それが前の名前より非常に人を引き付けたので定着したようです。

　ホイーラーが提唱する前に、これらの物は多くの場合『凍った星々』と呼ばれていました。

　次のブラック・ホールの解説の機会に『凍った星々』について述べたいと思います。

　惑星がとても大きいならば、その重力は非常に強いです、そして、脱出速度は高いです。

　小さい惑星には、小さな脱出速度があります。

　脱出速度も、あなたがどれくらい惑星の中央に近くいるか次第です。中心に近ければ近いほど、それ以上の脱出速度が必要です。

　例えば、月の脱出速度は、1秒につき2.4キロメートルだけである一方で、地球の脱出速度は、1秒につき11.2キロメートルです。

　では、小さい圏内でその脱出速度が、光速より大きいような質量の莫大な集中している物体を想像します。

　その時、何も光より速く進むことができないので、何も怪物の重力場から逃れることができません。

　それは光の輝きでさえ、重力によって引っ込められて逃げることができないからです。

　光さえ閉じ込められるほど濃い大規模な集中についての考えは、18世紀のラプラスまではるばる遡ります。