ブラックホールとは、もともと惑星だったものが自らの重力で、一点に押しつぶされ重力崩壊を起こした天体です。
そのためブラックホールに入った物は光でさえでてくることができません。
ブラックホールの特異点はそれぞれですが、地球の場合は角砂糖より小さいサイズになるとブラックホールの特異点が完成します。
ブラックホールができるまでと条件
ブラックホールとは、もともとは惑星だったものが重力により押しつぶされたものがブラックホールになります。
しかし、すべての惑星がブラックホールになるわけではありません。質量が太陽の30倍以上の場合にだけ、ブラックホールになります。
(太陽の質量は1.9891s×10の30乗、ブラックホールになる質量はにはさらに×30する必要があります。)
大きさと質量は別です。(太陽の30倍以下の場合は中性子星などになる)
つまり地球のご近所さんはブラックホールにならないはずです。右のアニメでまとめてあります。
ブラックホールの構造
中身は外側から事象の地平線、特異点、という構造になっていると考えられています。(内部はだれも見たことがないので、「考えられている」と表記します。)特異点とは先ほど説明した通り、惑星だった物が質量がそのままに一点に凝縮されたものが特異点となります。そして、特異点を中心に「事象の地平線」が構成されるのです。
「事象の地平線」とは、簡単に説明すると物ではなく空間と言ったら早いかもしれません。
なぜ空間に名前があるかというと、「事象の地平線」にはブラックホールの特徴である重力の影響があらわれる区域だからです。そして、事象の地平線より特異点に向かって内側に入ると光速(光の速さ)でも脱出することはできないのです。
ブラックホールの仕組み
ブラックホールは、吸い込むのが特徴なのです、実際は「吸い込む」より「引き寄せる」、といったことに近いのです。しかも、とても強い力で。
なぜなら、重力の影響で呑み込んでいるため引き寄せます。もし中に入ったら生きて出てくることは不可能でしょう。ただ出てこられないだけではなく、木端微塵に引き裂かれるでしょう。そして本当の宇宙のちりとなってしまうのです。
ブラックホールのなかに入るとつぎに光をみるのは天国の光。
ブラックホール 〜光との関係〜
光は一秒で約30万キロメートル移動します。では30万キロメートルとはどのくらいでしょうか。それは約地球7周半の距離です。今のところ、人間が分かっているもので一番スピードが速い光が、一秒で約地球7周半なのはとても速いことが分かります。ではここから光との関係の本題に↓
なぜブラックホールは暗いまたは黒いのでしょうか。それには光との関係が関係しています。
まず暗い条件とはなんだろうか、明かり、つまり光があることです。しかし、ブラックホールにもちゃんと光は当たっています。なぜでしょうか。理解しやすいように空想の実験をしましょう。
ここは宇宙空間でブラックホールがあります。実験者の手元には太陽より光るライトがあります。
これをA地点からB地点に向けて光を放つと、何もなければB地点まで届く。
では次に、A地点からB地点の間にブラックホールがあるとに光はB地点にはとどかずブラックホールを通り抜けられずにそこで途絶えてしまいました。
太陽より光っていますが、ブラックホールの反対側では光が見えません。その理由は光の速さとブラックホールの引き寄せる力に関係しています。ブラックホールには、脱出できる速度がちゃんとあるのですが、それは光の速さを超えるもので
何者でも脱出できないのです。簡単に言うと、ブラックホールから抜け出すスピードより早くならないといけないのです。残念ながら光の強さはここではあまり関係がありません。大切なのはスピード、そして今のところ光より早いものがないのでブラックホールからの脱出は不可能というわけです。
「なら作ればいい」と思ったかもしれませんが、残念ながら出来そうもありません。
また空想の実験を→
棒があります。これを振ると持ち手から先端に向かうほど速くなります。なぜなら、棒は曲がりませんから同じ時間の間に手元と先端が同じ位置にないといけませんから、先端のほうが速くなります。
長ければ長いほど先端が速くなります、地球から月までの長さの棒があります→振りました→先端光の速さに近くなりました。しかしこれには限界があります。棒の質量(重さ)は光の速さに近づくにつれ無限大に近づいて、質量に対して振る力が無限に必要なので、光の速さになりません。これは棒の長さを銀河一つ分の長さにしても変わりません。
簡単に説明するなら 力に+1をすると質量が+1され光の速さにするのに、力に+1しなくてはいけないのです。以下、無限ループが繰り返されます。
一番速いのは光ですが、ブラックホールからでることはできません。そして光をこえるものは見つかっていませんが、もしかしたら何年後、何千年後かには見つかるかもしれません。