宇宙に関する知識は無くとも、ブラックホールという言葉は誰もが一度は聞いたことはあると思います。
一般的に知られているブラックホールとは、SF映画などに度々登場する全ての物質を巨大な重力で無限に吸い込む恐ろしい謎の天体というイメージがあります。
そんな想像を絶するとんでもないイメージを持つ天体なため、空想の世界で実在しない天体ではないかと思っている人も少なくないかも知れません。
ですが、ブラックホールは実在して実際にその存在も確認されていて、近年の研究で原理も少しずつ解明されて来ています。
そして研究で判明したことは、ブラックホールは宇宙にかなりの数存在することもわかってきていますし、我々の太陽系も少なからずブラックホールの影響も受けていることもわかっています。
今回はこのブラックホールについて基本的なことですが、少し調べてみました。
ブラックホールを日本語に直訳すると黒い穴ですが、実際は穴ではなくれっきとした天体なのです。
その天体の正体は、我々の太陽のような核融合でエネルギーを放出している、恒星の成れの果てだと考えられているのです。
ブラックホールは何故存在するのか？
ブラックホールとは何か？それを知る前に、私たちの太陽のような恒星が何故に光り輝いてエネルギーを放出しているのかを知る必要があります。
それは、小学校の理科の時間でも習ったと思いますが、恒星の中心部で核融合反応が起こっているために輝いているのです。
恒星は、主に最も軽い原子である水素やヘリウムで構成された星であり、言わば巨大なガスの塊です。
そのガスが一箇所に集まると強大な重力が生まれ、その重力によって星の中心部で圧縮された水素やヘリウムが核融合反応を起こします。
つまり、恒星は核融合に外に膨らむチカラと恒星自身が持つ内に落ち込むチカラのバランスが絶妙にとれていて”星”を形成しているのです。
そしてその重力のバランスが崩れるとき、それは恒星が一生を終えるときです。
一生を終えた一部の恒星が、ブラックホールに姿を変えることになります。
ブラックホールななぜ出来るのか？「星の終わりを告げる超新星爆発」
我々の母なる太陽も恒星です。そんな太陽もいづれは寿命が尽きます。
星が一生を終えるとブラックホールになり、太陽もそれに当てはまるのか？最初に申し上げておきますが、私たちの太陽は一生を終えてもブラックホールになることはないと考えられています。
絶妙な重力バランスで、星として形状を保っている恒星。
しかし、寿命で恒星の燃料が尽きたらどうなるのでしょうか？
そう！バランスを失い重力崩壊を起こします。
このメカニズムについてはお話すると長くなるので割愛しますが、燃料が尽き、核融合反応が止まってしまって外側に広がる重力も止まります。
そうなれば、内側に落ち込む重力で一気にエネルギーが星の中心に落ち込みはじめます。
これが大きな衝撃波となり星の内部から崩壊していまいます。これがいわゆる超新星爆発です。
「Image Credit:iStock」
ちなみに、この時に発せられる光は太陽の100万倍以上に達するといいます。
この事を言葉で表現しても良くわからないと思いますので、動画で詳しく解説しています。
超新星爆発を起こすのは、太陽の質量の8倍以上の恒星と言われており、そのため太陽の寿命が尽きても超新星爆発を起こすことはありません。
では、太陽の寿命が尽きたらどうなるのでしょうか？
太陽のような比較的小さな恒星（3倍以下）場合、寿命が尽きる前は地球を呑み込むほど大きく膨張はしますが、膨張したガスはいずれは宇宙空間へ散ってしまい、中心部の核の部分は冷えて縮んでしまいます。これを白色矮星と呼びます。
なお、縮んでしまった白色矮星のサイズは地球ほどの大きさだと考えられています。
「Image Credit:白色矮星（左）のイメージ（ESA/NASA）」
ブラックホールななぜ出来るのか？「ブラックホールを形成する超重力の星」
ブラックホールになってしまう恒星は、太陽の30倍以上の質量を持つ星だと考えられています。これらの恒星は、超新星爆発で重力崩壊を起こしてもあまりにも強大な重力のため、内に落ち込む重力に耐えられず重力崩壊が極限を超えてしまい、後に残るのは事実上物質を持たない重力だけの存在”ブラックホール”になるのです。
参考動画：【ブラックホールの誕生】
ブラックホールに吸い込まれたらどうなる？
ブラックホールは光さえも吸い込む超重力の天体と言われ、ブラックホールになった星は密度や重力が限りなく無限大となり、周囲の物質や近づくありとあらゆる物質を重力によって引き寄せ消滅させてしまいます。この凄まじい重力を重力の特異点と呼び、光も引きこみ時空すらゆがめてしまうほど恐ろしい重力を持っているとの事です。
なお、その重力の特異点は、地球がそのままの質量で1センチ程度まで圧縮されるくらいの、想像を絶する力だと想定されるそうです。
参考動画：【ブラックホールに星が吸い込まれる瞬間】
つまり、ブラックホールに吸い込まれるとただ引きこまれるだけではなく、超重力により一瞬で物質は消滅させられてしまうということになるようです。
