カタツムリ系@エンタメ・レビュー (ポップ・サイエンスはデフォルト)

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【宇宙はなぜブラックホールを造ったのか】ブラックホールはどの銀河の中心にもあり、最大サイズのものだと約1兆個ある。宇宙そのもののよう。

こんにちは、カタツムリ系です🐌

ビジュアル的にも美しい画像が公開され、インスタ映えまでしそうなブラックホール。そんなレジェンド的な扱いがよく見られる最近ですが、元々は、宇宙の墓場的存在。本書↓は、そんなブラックホールの存在意義について考察するという、かなりの意欲作💦

宇宙はなぜブラックホールを造ったのか (光文社新書)

出典はアマゾンさん。

 

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【目次】

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光も出てこられない天体(P-20)

光は質量はないものの、重力には影響を受けるそう。どこかから出て行く、言い換えると脱出するなら、運動エネルギーやら位置エネルギーやらで計算できるはず。

脱出?速度

P-22

ロケットが脱出するためには、運動エネルギーが地球の重力による位置エネルギーより大きければよい(中略)4万キロメートル毎時(第二脱出速度)

この考え方を利用すると、なんと

光も捕らえられてしまう

P-22

この星からの脱出速度を計算してみると、308800km毎秒になり(中略)光速(中略)を超えてしまう。つまり、光がこの星からでてくることはない

光さえ出てこられないというのが淡々と計算で求めれるということ自体不思議💦しかも、脱出速度を計算できるサイトさえあるらしい(P-22参照)

 

重力崩壊する境い目。ブラックホール化するターニングポイント。

P-38

結局、重力崩壊は時空が縮んでいくことに他ならない(中略)この時空の縮む速度が光の速を超えたらどうなるだろうか

なに!縮む速度が、光の速度を超える??思考実験では、なんでもアリだとしても、なんでもアリ過ぎませんか?!

P-38

星が重力的に崩壊し、光が脱出できなくなる(中略)速度が実現する半径は「シュバルツシルト半径」

今度は、速度を半径で言い換え始めました!!

要は、星がギュッーと縮んで、ある一定の半径にまで到達したら、そこは光をも解放しない場所になるのだとか。ブラックホールのことです。なんと、公式もあるのだとか💦

シュバルツシルト半径

シュバルツシルト半径  = 2G(重力定数)✖︎ M(ブラックホールの質量) ➗ c(光速)^2

割にシンプル。70万キロメートルくらい半径のある太陽は3キロメートルくらいになるとブラックホールに。6000キロメートルくらい半径のある地球は9ミリメートルくらいだそうです💦

 

じゃあ、ブラックホールの中身は?

ブラックホールが持っているもの

意外と少なくて、

P-47

ブラックホールの性質を決める物理量はたった三つしかない(中略)

こんなことでいいのかというのが第一印象。だって、大きな天体を飲み込むのでは?実際、

P-48

これしか情報を持たない天体は珍しい

のです。

 

さらには、ブラックホールの分類 

なんとブラックホールにも種類かあるのだとか。

P-49〜50

きっと意味のある分類なんでしょうが、現時点では、サッパリ💦

 

もっとも、どの天体もすぐブラックホール化するのではなく、高密度になっても当面は持ちこたえる仕組み

ブラックホール一歩手前の白色矮星の密度は太陽の平均密度の二万五千倍で、それは

P-95

マッチ箱で一万トンの重さになる

そうです。

問題は、そんな高密度の恒星がなぜ重力にまけ、崩壊してブラックホール化しないのかということ。

P-95

白色矮星のような高密度の恒星の内部では原子核(陽子など)や電子がぎっしりと詰まった状態になる。この状態を理解するには、量子力学の助けが必要になる

そうなんです。具体的には

P-95

恒星はその高い密度のため重力収縮していくが、崩壊を食い止める働きをするのが自由電子である。電子は同じエネルギー状態をとることがない。これは”パウリの排他原理”と呼ばれるものだ(中略)圧縮されてもお互いに反発し、圧力を発生させることができる。これは電子の縮退圧と呼ばれるものだ。この圧力のおかげで白色矮星は安定して存在できる

 

 

ブラックホールの個数

すごくレアな数字でしょうが、推測できるそうです。

P-157

超大質量ブラックホール(太陽の10^6〜10^10倍)だが(中略)銀河の中心には必ず存在する(中略)宇宙にある銀河の個数は約1兆個であるとされているので、超大質量ブラックホールの個数も約1兆個である。

あとは、

かあるらしいのですが、当然、超大質量ブラックホールよりも多いことでしょう💦

 

なぜ宇宙はブラックホールを造ったか

想定内ではありますが、このに関するメインテーマに対する回答の明記はありません。しかし、今まで得た情報だと、ブラックホールは、なんか、宇宙の新陳代謝機能のような位置付けとしか思えませんね💦

 

 

また、次回。

 

#宇宙はなぜブラックホールを造ったか

#シュバルツシルト半径

#縮退圧

#パウリの排他原理