事象の地平線とその深部はどんな世界なのか?ブラックホールの謎に迫る!

ブラックホールの神秘とその謎

ブラックホールの神秘とその謎は、宇宙の仕組みや重力の謎を解き明かす存在であると考えられていますが、その中は一体どのような世界になっているのでしょうか。

事象の地平線

事象の地平線の謎

ブラックホールは超高密度で極めて重い星であると考えられています。そのため、ブラックホールの近くにあるものは、その極めて強い重力場のためにブラックホールから逃げることができません。

ブラックホールの近くでは時空が曲がり、光さえも出てこれないと考えられています。一度ブラックホールに近づいたが最後、二度と出ることができない境・領域があります。

ブラックホールの表面としても言い換えても良いかもしれませんが、この表面の部分のことを「事象の地平線」と呼ばれています。

光はなぜ出てこない?

ブラックホールの近くでは、光すら出てこれないというのがあまりピンとこない人がいるかもしれません。たとえば、地球を回る人工衛星を考えてみましょう。

人工衛星は地球の重力に引き付けられながら、地球の周りを高速に移動しており、人工衛星の遠心力と重力が釣り合うことで、うまく一定の距離を保ちながら地球を回っています。

仮にその地球をどんどん重くしていくとどうなるでしょうか?地球の重力が強くなるので、人工衛星が地球の周りをうまく回るためにはさらに大きな遠心力が必要になり、そのため人工衛星には早い速度が必要になってきます。

さらに星が重くなって、そのような星のすぐ近くを周回するために必要な移動速度はとても大きくなければならず、最終的に光速を超える値になっていきます。

一方で、物質の速度は光速を超えることはできないので、非常に重い星(ブラックホール)の近くにいる物質はその重力場から抜け出すことができず、最終的にブラックホールに落ち込んでいってしまいます。

ブラックホールに落ち込む瞬間

物質がブラックホールに落ち込む瞬間に物質の状態はどうなるのでしょうか。例えば人間が滝壺に落ち込む瞬間を考えるとわかりやすいかもしれません。

川に沈んだ状態でそのままに滝壺に流れた場合、川の中にいる人にとっては、どの場所にいても周囲は水であって、どこからが川でどこからが滝壺なのかは本人にとっては区別できないように思われます。

違いがわかるのは、周りの風景が変わることで自分がどういう風に動いているのかを把握できるからです。ブラックホールの周りに自分の位置を特定しやすい風景がなければ、自分がどういう風に流れ込んでいるのかわからないので、ブラックホールに落ち込んでいる人は、いつの間にか知らず知らずのうちに事象の地平線を越えて、ブラックホールの中に入ってしまっていると考えられます。

ブラックホールの内部

ブラックホールの中は一体どうなっているのでしょうか?物理学は実証されて初めて成り立つ学問ですが、ブラックホールは光さえ抜け出すことができない空間なので、ブラックホールの中を説明する理論はいくつかあるものの、これを検証する術は今の所ないと考えられています。

ブラックホールの中はどうなっているか確定的なことはいえませんが、有力な説のひとつでは、おそらく超重力場の中で物質がバラバラになっているのではないかと考えられています。

われわれの世界では、物質を構成する陽子が最小の単位と考えられており、その陽子はさらにクオークで構成されていると考えられていますが、クオーク同士は大変結合力が高いため単体で取り出すことは不可能と考えられています。

ただブラックホールの中だとそのクオーク単体で存在できる可能性を示唆する理論も存在しています。

さきほどの話では、ブラックホールに入った人は知らず知らずのうちにブラックホールに入り込んでしまっていると書きました。

しかし実際のところでは、ブラックホールに入った直後にバラバラになっているかもしれません。

しかもバラバラの程度が激しく、人体の形跡どころか原子の痕跡すら残さないほどにバラバラになってしまうという恐ろしい世界になっているのかもしれません。

まとめ

ブラックホールのまとめ

事象の地平線と呼ばれるブラックホールの表面から、さらにそのブラックホール内部に関して話をすすめました。

事象の地平線は、現代物理学の極限を探る場所として注目されていますが、ブラックホールの中に入るとさらにその極限物理を超えた新たな物理が要求されると考えられています。

ここまで来ると途方もないような話に聞こえますが、ブラックホールの時空を説明するための一般相対論はおよそ100年前にアインシュタインによって体系づけられました。

そこからわずか100年の間に人類は飛躍的な進歩を遂げています。この進歩を考えれば、次の世紀にはブラックホールの中身がわかっている時代になっているかもしれません。

⇒こんな感じの他の記事みる?

ブラックホールの神秘とその謎