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ブラックホールのリアルな姿はどう見える?構造と理論で解説

ブラックホールと聞いて一般的なイメージだと、
何でもかんでも吸い込む、光すら脱出出来ない宇宙空間に開いた”黒い穴”ではないでしょうか?!

ですが、実際のブラックホールは”穴”ではなく、れっきとした天体であり決して穴などではありません。

しかし、光を発する事がないブラックホールは目には見えず、リアルな姿は誰にもわかりません。

ましてやその内部構造など知る由もないのですが、それでも科学者たちはブラックホールがどうなっているのか?謎の解明に日々挑んでいます。

目には見えないブラックホールの姿を捉えた歴史的快挙!

2019年、人類は歴史的な快挙を成し遂げました。

本来は見えるハズもないブラックホールの姿を捉えたのです。

あまりにも有名はこの一枚の画像は、多くの人が目にし驚いた事と思います。


「画像参照:人類史上初。撮影に成功した本物のブラックホール画像(Wikipediaより)」

捉えられたブラックホールのリアル画像は、地球から約5,500万光年彼方にあるM87銀河の中心にある超大質量ブラックホールで、その質量は太陽の約65億倍もあるとてつもない天体です。

この画像はぼんやりとしてはいますが、オレンジ色や黄色に囲まれた中に黒い穴のようなモノが写し出されています。

この黒い穴こそがブラックホールの本体なのですが、厳密にいうとこの画像は”影”で本来のブラックホールではないのです。

つまり、ブラックホールの重力があまりにも強大なため、その重力で光(電磁波)が進む向きを曲がってしまったげられてしまった影(ブラックホール・シャドウ)を映し出したものだそうです。

「ブラックホールシャドウのイメージ図」

「画像参照:EHT Collaboration」

それでもこの姿を捉えた事は快挙で、科学者たちの努力の結晶とも言えるモノです。

ブラックホールの構造はどうなっているの?

撮影には成功したものの、ブラックホールの構造についてはまだ謎が多いのも事実です。

構造については理論的に導き出された部分も多く、これから更なる観測をして行かなくては謎の解明には繋がらないでしょうが、それでも現時点で判明しているブラックホールのおおまかな構造、または周辺環境名称はこのようになっています。


「画像参照:ESO, ESA/Hubble, M. Kornmesser/N. Bartmann」

  • 事象の地平面
    これ以上中に入ってしまうと光でさえも抜け出す事が出来なくなる境界面の事。

  • 特異点
    所謂、ブラックホールの中心部の事で、物質が無限大の密度で押し込められている領域だと考えられています。

  • シュワルツシルト半径
    特異点から境界線の事象の地平面までの距離。

  • 光表面
    事象の地平面と光が放たれる限界面。
    この領域では強力な重力の影響で光の進行方向が曲げられてしまい、ブラックホールの周りに光の環があるように見えます。

  • 高速ジェット
    ブラックホールを取り巻く強い磁場が強力な重力で行き場を失い、チリやガス等を光速に近い速度で一気にプラズマ放出する現象。

  • 降着円盤
    ブラックホールの強い重力で引き付けられたチリやガス等が高速で回転する領域。
    降着円盤の温度は、あまりにも強い摩擦力で数億度にも達すると考えられています。

  • 最終安定軌道
    必ずしもブラックホールに近ずくと吸い込まれるワケではなく、そこには安定して周回出来る軌道も存在します。
    この安定した軌道が保てる最も近い領域を最終安定軌道と呼びます。

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本物のブラックホールはどのように見えるの?

画像で影を捉える事は出来ましたが、これもほぼブラックホールの真の姿には違いありません。

しかし、ブラックホールの近くまで行き、リアルな姿を見る事が出来たらどのように見えるのでしょうか?

そんな疑問に対しNASAはCG画像のシュミレーションを制作。

実際に見る事が出来たらこのように見えるそうなのです。


「画像参照:YouTUBE」

ブラックホールの周りには高速で回転する降着円盤(オレンジ色の部分)が取り巻いています。

このシュミレーション動画では、ブラックホールをやや斜め上から見た時の様子を再現しており、この視点により裏側にあるハズの降着円盤の渦の光が強い重力で捻じ曲げられ、ブラックホールを飛び越えるようにして見えています。

人類が近くで直接ブラックホールを見る日はやって来るのか?

現在見つかっているブラックホールの中で、地球に最も近いのが約1,000光年の距離だとされています。

つまり、秒速30万キロで進む光でさえ1,000年もかかる距離ですから、人類が探査機等を飛ばして直接観測に行く等とは、普通に考えれば不可能な話ですし、今後もおそらくは1,000光年という途方もない距離を移動する事は困難でしょう。

しかし、遠くから高精度の観測をする事は可能。

現在も超高性能な観測機器が開発され、次々と宇宙観測に投入されています。

そのような事からも、近い将来、もっとリアルなブラックホールの姿を見る事が出来る可能性は高いですし、もっと近くでブラックホールが発見されるかも知れません。

最後までお読みいただき、ありがとうございます。

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