- ブラックホールの中は別の宇宙に繋がる?
- ブラックホールの中身や時間はどうなってる?
宇宙の謎については未だ解明されていないことが多く、その中でもブラックホールというものも存在するようです。
実際にはあまり知られていないとされるブラックホールですが、SF映画や小説ではその言葉も度々登場しています。
とは言え、それについて詳しいことは知らないという方の方が圧倒的に多いと思います。
しかも、ブラックホールは謎に包まれているだけではなく、未知の世界に匹敵するくらいの存在かもしれません。
そこで、ブラックホールの中は別の宇宙につながる!?などと言われていますが、
実際のところ、ブラックホールの中身はどうなっているのか?ブラックホールの謎について調べてみました。
ブラックホールとはそもそも何?
ブラックホールとは、地球や太陽と同じで、重力と圧力がバランスよく釣り合った天体のことで、その質量は多く、密度も高い上、とてつもなく強い重力を持つとされていることから、光すら抜け出せずにいるのです。
その天体が重力崩壊を起こしてしまうと、球体の状態を保つことができない為にどんどん小さくなり、最終的には1点だけの莫大な重力を持つ星になると考えられているのです。
「ブラックホール」と呼ばれるようになったのは、アメリカの物理学者であるジョン・ホイーラーにより名付けられました。
ブラックホールの中身は私たちが想像する以上のものが存在すると言われているのです。
ブラックホールはどのようにして見つかったのか
ブラックホールと名付けたのはアメリカの物理学者ジョン・ホイラーです。
ブラックホールを理論上発見したのはカール・シュヴァルツシルトという天文学者です。
アインシュタインの相対性理論の方程式を解き、空間の一点に集中した物質は、境界面を作り、この境界面よりも中に入ることで二度と脱出することができないと立証したのです。
それこそがブラックホールの存在を予言していたことになります。
しかし、当時は理論上での話であり、ブラックホールが実在しないものだとされていたため、解明には至りませんでした。
しかしその後、中性子星が理論的に存在することが分かり、さらにその5年後には中性子星の質量を超えた場合はブラックホールとなることが明らかとなり、そこでブラックホールの存在が明らかとされたのです。
また、1971年にはX線天文衛星である「ウルフ」が白鳥座X-1を観測し、その質量は太陽の数倍以上であるにも関わらずとても小さいものであることも判明しました。
そしてその後、映像によりブラックホールの存在が明らかとなり、現在に至るのです。
現在、すでに発見されているブラックホールは、その候補の数も含めると実に20個を超えると言われているのです。
そしてその中でも私たちの生きる地球に最も近いとされているものは3000光年という遠い未知なる距離のところにあるとされています。
ブラックホールの有名なものとして、白鳥座X-1、射手座Aスター、アンドロメダ銀河の中心核がブラックホールであると考えられているのです。
宇宙のブラックホールはどこにある?観測方法は?
ブラックホールは、大質量かつ強い重力を持つことから、目視で観測することは難しいと言われています。
仮にブラックホールに光が差しても、そこから光が抜け出すことができないために、観測は不可であると言われているからです。
また、ブラックホールじたいが単独で存在するとすれば、さらにその観測は難しくなるのだそうです。
もしも、ブラックホールそのものが私たち人間の目で目視できるならば、回転している黒い円のような形に見えると言われています。
しかし、それでも未だブラックホールじたいが観測されたという事実は存在していません。
実際には、ブラックホールなのではないか??と思われるその候補たちが存在し、観測されているということです。
では、その候補たちについては、一体どこで観測されたのでしょうか?
一番観測しやすいと言われているのは、連星系のブラックホールの候補であると言われています。
この連星系とは、太陽のような核融合を起こして輝いている恒星がいくつもお互いの重力で引き合い、共通となる重心の周りを回っているとされているものを指します。
恒星の半分以上はこの連星系だと言われているのです。
ブラックホールの中には特異点がある
ブラックホールには、重力と密度が存在している場所があると言われています。その場所を特異点と呼んでいます。
特異点とは、人間が宇宙についての研究を進める中で、物理法則を測るために作った公式で表したとしても矛盾が生じる現象を言い、実際には特定されたある場所だけを指し示すものではないとされています。
ブラックホールは、宇宙物理学を考える際に使用する特異点の一例とみなされているのです。
ブラックホールはどのようにできる?
ブラックホールは星が最期を迎える際、その質量が太陽の数倍まで膨張し、その後収縮して白色矮星になってそのまま消えゆき一生を終えるとも言われています。
しかし、ブラックホールの質量が仮に太陽の8倍以上もあった場合、それが膨張すると、中心部においては執拗が高い元素が作られます。
そして、その中心部は熱を失って収縮し、これと同時に重力の収縮も起こりとされているのです。
このように重力が収縮することにより、物質が破裂するのが「超新星爆発」と言われています。
さらには、太陽の30倍以上もの質量を持つ星があるとすれば、重力は計り知れないほど強く、超新星爆発が起こった後もなお、核が収縮を続け、重力崩壊が起こるとされているのです。
このように、重力崩壊が起こると、星が収縮することを阻害する物質がなくなるため、永久的に星は収縮し続けることになります。
このようになってしまった天体がブラックホールだと言われています。
しかし、ブラックホールは現段階において複数種存在していることが確認されているため、その詳細が解明されていないというのです。
そして、宇宙にはまだブラックホール以外にも謎の事実が多数存在しているため、宇宙の不思議は未知なるものであると考えらえています。
ブラックホールは3種類存在する
恒星ブラックホール
ブラックホールはたった一つしかないという考えではありません。
一つ目のブラックホールは、恒星ブラックホールが存在します。この恒星ブラックホールは私たちが生きる銀河だけでも数億も存在しています、
これは、巨大な構成が崩壊する際に誕生すると言われています。その質量は太陽の3倍でありながらも、たった1都市程度の大きさだと考えられているのです。
超大質量のブラックホール
そして、二つ目は、超大質量のブラックホールです。
このブラックホールは、太陽とほぼ同じ大きさのものであり、その質量も太陽の10憶倍もの質量を持ち、それが天の川の銀河の中心にあるとされているのです。
中間の質量を持つブラックホール
そして三つ目は、中間の質量を持つブラックホールとされており、これは恒星ブラックホールと超大質量のブラックホールとの中間に位置するブラックホールです、
これは、恒星が連鎖して崩壊する際に形成されるとされています。また2014年に発見されたまだ新しいブラックホールなのです。
ブラックホールの時間はどのようになってる?
ブラックホールに近づくほど時間はゆっくり流れる
ブラックホールの周囲では、どのように時間が流れているのかご存知ですか?
ブラックホールに近づくにつれて、時間はゆっくりと流れていると言われているのです。
これは、その重力が強いほど時間の流れる速度が遅くなるのです。
そして、事象の地平面を超えることで私たちの目には、時間は止まって見えると言われています。
シュヴァルツシルト半径には強い重力がある
ブラックホールはとても強い重力を持っています。
その為、その半径よりも内側に入ることで脱出するための速度が光の速さを超えてしまいます。
この半径を「シュヴァルツシルト半径」と呼んでおり、この事象の地平面からは、例え光でさえも抜け出すことができないとされているのです。
シュバルツシルド半径より内側は、通常の時間を考えてもあまり意味がありません。
通常であれは、クルスカル座標を導入し、シュバルツシルド半径のところで解析接続して、その内側を考察することができます。
クルスカル座標でブラックホールを考察すると、シュバルツシルド半径に到達することができ、そこから中心までも有限時間で落下してしまうのです。
しかし、シュバルツシルド半径内では、中心へ落ちていくことを食い止めることはできません。
形式的に空間と時間が不思議と入れ替わったような状態となると言われているのです。
これが「ブラックホールの中では時間と空間が入れ替わっている」などと言われている理由でもあります。
これらのことを考慮すると、シュバルツシルド半径までの落下については無限大の時間、シュバルツシルド半径から中心までの落下についても無限大の時間がかかることとなるのです。
一方で、ブラックホールの内部の時間を反転させたものがホワイトホールです。
しかし、外側から見ると、見た目にもブラックホールと何も変わりがありません。
ホワイトホールは時間の反転をさらに反転させた形となることから、外側から見ても普通に重力があるように見えるのです。
ホワイトホールの内部では中心からシュバルツシルド半径に向かって、私たちが想像する以上、遥かに無限大の時間をかけ、物質が向かっています。
ブラックホールの周りでは時間が止まる?
ブラックホールの周りでは時間が止まると言われているのですが、それは一体どういうことなのでしょう?
私たちが日常生活を送る際は、普通に時間を知りたいと思えば時計を単に見るだけでわかりますよね。
しかし、ブラックホールは、例え光が通過しようと、そこから出てくることができない上、ブラックホールの周りはその空間も伸びており、光がそこを進んで行くには想像以上もの時間がかかることになります、
つまり、ブラックホールの外側にいる人は、ブラックホールの時計の針が進んでいるなど一切見ることもできないのです。
そして、ブラックホールの外側にいる人にとっては、ブラックホールの表面で時間が止まっているというようにしか感じるこができません。
これは、あくまでブラックホールの外側にいる人はそのように感じ、ブラックホールの表面にいる人には時間は普通に流れていることになるのです。
ブラックホールの中は別の宇宙に繋がるの?
ブラックホールという言葉が宇宙の神秘として幾度となく耳にする言葉ではあるものの、実際にそのブラックホールの中がどのようになっているのかは実際には誰も見たことがありません。
あくまで、白色矮星や中性子星は、物理理論上で存在しているものであり、本当のところは誰も立証することができない存在なのです。
また、ブラックホールはどんな力が存在しようとも支えることができない極限の状態にまで陥っているとされており、実際にこの中がどのようになっているのかが分かるようなそんな単純な理論では説明がつかないのです
多くの理論物理学者が様々なモデルを提唱してきているものの、どの理論が本来正しいものであるのかはわかっていません。
また、ブラックホールという名のものが存在しているとされている中で、私たちがその中身を見たいために夜空に望遠鏡を向け、それを覗いたとしましょう。
しかしながら、宇宙の遥か彼方に存在するとされているブラックホールは絶対に観測することができません。
ブラックホールはその空間はブラックホール自身が持つ重力により、奥深く落ち込んでいます。
そのため、仮にブラックホールを観測しようと思ってそこを覗き込み、入り込んでしまった場合、もう二度と出てくることはできないとされているのです。
ここまでになると、本当にブラックホールは存在するのか不思議に思います。
実際にブラックホールは存在するとされているのに、そのもの自体を見ることができないともなれば、やはりブラックホールという名だけが生き、本当は存在しないものなのではないかと疑問を持つ方が多いと思います。
ブラックホールはもはや宇宙におけるロマンとも言える存在です。
また、ブラックホールはその観測が難しいことから、未だはっきりとした謎が解けていません。
それでも、多くの研究者による研究が日々進歩していることで、まだ仮説の段階であるとは言え、ブラックホールについては様々な事例が判明しているのです。
私たち人類は、どうしてブラックホールがあるとわかるのでしょうか?
直接的に観測することができないため、間接的に確かめて調査し、研究を重ねる他ありません。
これは、ブラックホールが存在するとされている周りの星を観測し、もしもそこに見えない重い星があるとすれば、その重力は、周りの見える星が存在している軌道に何らかの影響を与えてしまいます。
また、見える星は望遠鏡を使用することで、夜空に輝く光を放つ星の特性からその質量も推測することができます。
つまり、見える星の質量と軌道周期が算出できれば、そこに存在するはずの見えはい星であるブラックホールの質量が見えてくるのです。
この質量が大きい場合、それがブラックホールであると断定できるはずです。
この方法を用いて研究を重ね、立証されたのが、かの有名な「白鳥座X-1」と呼ばれる天体です。
その質量は太陽の約10倍もあるというほど大きく、発見された時は本当のブラックホールが存在することが立証されたのです。
そして、その後も研究が重ねられることで、白鳥座X-1のみならず、様々な天体においてブラックホールが存在していることが分かったのです。
また、質量も白鳥座X-1のような質量のものもあれば、数百万倍ともされる大きさのものも存在し、もはやブラックホール以上もの存在であると位置付けられるようになりました。
このようなことから、一体どのようなことを理由として、これほどまでに様々なブラックホールが誕生しているのかについて考えてみると、
これは銀河が成り立つことや、宇宙というものが生まれ、現在に至るまで、多くの歴史を紐解くかのような鍵となっていることが分かります。
ブラックホールの「ホーキング放射」とは?
かつて、事象の地平面を超えることで、そこから抜け出すことはできず、ブラックホールというもの自体は、単にエネルギーを吸収するだけの存在であると考えられていました。
しかし、それを覆すかのような研究を発表したスティーブン・ホーキング博士は、1970年代に、ブラックホールは事象後平面周辺にはエネルギーが放出されているということを証明したのです。
これは後に、発見者の名称が付けられ「ホーキング放射」と呼ばれました。
そして、このホーキング放射については、現在、このエネルギーを利用した研究が行われているのです。
しかし、このホーキング放射の研究が発表され、この微細なる粒子が放出され続けることで、ブラックホールはそのもののエネルギーを失って、長い年月をかけ、最終的には蒸発してしまうと考えられているのです。
そして、宇宙でこのような天体現象が起こった場合、私たち人類や地球にも大きな影響があると言われているのです。
ブラックホールの中に落ちるって本当?
私たちがもしもブラックホールの中に吸い込まれるといったことが起こった場合、一体人間はどのようになってしまうのでしょうか?
もしもブラックホールの中に吸い込まれてしまった場合、人間はその重力によって身体が引き延ばされ、スパゲティのような状態になってしまう!?などと言われているのです。
これは、イギリスの宇宙物理学者であるマーティン・リースにより提唱されました。
「スパゲティ化現象」とも言われ、もしも私たち人間がスパゲティ化した物体となった場合、私たちは何も感じることがなく、高速かつ原始よりもさらに微細な粒子となり、存在することになるそうです。
そして、仮に超大質量であるブラックホールに落ちてしまった場合、その姿のままでブラックホールの中で生き続けることができる可能性があるのです。
この場合、時空の屈曲を確認することができます。そして、ブラックホールの中で他のものにも出会うことができると考えられているのです。
また、ブラックホールの表面では時間がゆっくりと流れているように感じる為、ビックバンよりこの先の未来まで宇宙のすべての歴史を見ることができるのだと言われています。
しかし、最後にあなたは、ホーキング放射の熱により、気が遠くなるほどゆっくりと灰になるという訳です。
ホワイトホールとは何?
ホワイトホールとは、アインシュタインの相対性理論から考え出された理論上で存在している天体であると言われています。
ブラックホールは事象の地平面から光や物質などを吸い込むとして考えられていますが、ホワイトホールは事象の地平面から光や物質を吐き出すと考えられているのです。
また、ブラックホールとホワイトホールは全く同じ天体であるという考えがあり、それらはそれぞれが繋がっていると言われているのです。
しかし、数学的には存在しているという可能性があるとされているだけで、実際には誰も観測したことがありません。
ブラックホールとホワイトホールの違い
ブラックホールは宇宙に存在している光ですら通すことができないほどの強い重力が発生していると言われる場所であり、誰も目で見て確認したこともありません。
また、一度中に吸い込まれてしまうと、永遠に出て来ることができないとも言われているのです。
そして、ブラックホールは事象後平面からも物理法則に反しているかのように見え、特異点においては、重力は計り知れないほど無限大であり、誰も想像がつなかいほどの重力から逃れることは不可能となります。
そして、ビックバンもまた、特異点と同等で、科学理論上においては実在するものとして説明することも証明することもできないものです。
なぜなら、誰もその存在を立証した者が存在しないからです。
しかし、ある考えのもと、ブラックホールの性質とは反対の性質を持つとされるホワイトホールの存在について研究が進められていると言います。
ホワイトホールとは、ブラックホールをそのまま時間反転させ、アインシュタイン方程式を解とし、相対性理想上で議論されているものを指します。
このホワイトホールは、古代ブラックホールのことです。ホワイトホールが別の次元にあるブラックホールとつながるとされる説も存在しています。
ホワイトホールはブラックホールの性質と反対の性質を持ち、膨大な量の物質や情報を吐きだしているのです。
多元宇宙論において、人間が住む宇宙意外に存在する無限の宇宙において、どの宇宙にも同じような構成がなされていると考えられています。
それは、どこにでもブラックホールとホワイトホールが存在することを示唆しています。
もしもブラックホールがすべてのものを吸い込んだとすれば、それは別に存在する宇宙に吐き出されているという考えも持てます。
これはビックバンにも説明することは不可能なのではないでしょうか。
そして、また別の宇宙において超新星が発生し、そこにまたブラックホールが誕生したのであれば、そこには同じくホワイトホールも存在していることになります。
つまり別の宇宙から落ちてきた物質によって、新たな別の宇宙が作り出されたということになるのです。
もしもブラックホールの中に吸い込まれたら?
考えるだけで身の毛がよだつ思いがしますが、もしもブラックホールの中に吸い込まれた場合、あなたはどうなってしまうのでしょう?
意外にも、あなた自身は重力も感じず、身体が歪んだり伸びたりするようなこともなく、むしろ、今までの生きた空間よりもさらに時間はゆっくりと流れているように感じます。
何かの拍子に身体が熱で燃えてしまうなどといったこともありません。
ブラックホールの中に吸い込まれても、重力に従ってそのまま落下していくだけです。
その為、あなたは何事もなかったかのようにそのまま特異点に向かって落下し続けることになります。
ブラックホールに吸い込まれた場合の趣味レーション動画
ブラックホールに落ちた時にあなた自身に起こることは何もないことが分かります。
しかし、何と表現すればよいか分からないほどの不思議とも言える光景です。
一歩下がって見ていられますが、本当にこのままブラックホールに身体が吸い込まれてしまったと考えると、感動と言うよりも、とても恐ろしく不安な気持ちになってしまいそうです。
何よりも本当に生きて行けるものなのか・・・恐怖ですね。
人間はブラックホールの中にいるという考え
私たちは宇宙が誕生するきっかけとなった「ビッグバン」が起こる前に、宇宙すべてにあるエネルギーやその質量が想像以上に存在していたことを知りました。
このような現象はいつにでも起こり得ると考えられており、この空間はブラックホールの中であるという考えがある為、私たちが生きる宇宙はその中で生まれたとされているのです。
現在、多くの物理学者が宇宙の存在は決してひとつではないことを立証しています。
そして、宇宙は「マルチバース」であるという考えを持ち、これらの他の宇宙が存在しているところがすでにブラックホールの中であると考えらえているのです。
アインシュタインの理論によると、特異点には無限の密度が存在しているとしていますが、実際には世の中に無限というものは存在しません。
ブラックホールの中のエネルギーや質量は無限と言われるほど圧縮され続け、その後には大爆発を起こし完全になくなってしまうと考えられています。
これがビッグバンなのではないかと言われているのです。
もしもこの考えが正しい場合、私たちが生きる宇宙は他の宇宙のブラックホールの中に存在していると言えます。
まとめ
いかがでしたか?ブラックホールの中の世界、そして時間について、また、ホワイトホールの存在について解説しました。
宇宙に存在するブラックホールは、やはりどのような存在価値があるのか、また本当に存在するものであったとしても、もしも吸い込まれたら・・・もう二度と地球には戻って来ることもできません。
考えただけでも背筋が凍りそうな思いです。今後も将来に渡り、宇宙の不思議について更なる研究が進むでしょう。
数年、数十年・・・いや、数億年経過し、地球が滅びるようなことがなくとも、宇宙の謎は解明されることなく研究は進められていくのでしょう。