ブラックホール

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ブラックホールの内部・中心を解説!吸い込まれたら光でも脱出不能の理由とは?

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一般的に、ブラックホールは、

「光すら抜け出せなくなる空間」

と言われていますよね。

そもそも、どういう原理があって、

「光すら脱出できない」

と言われているのでしょうか?

ブラックホールの内部に、なにか秘密があるのでしょうか?

とても気になりますよね。

今回は、ブラックホールの謎の1つである、内部に吸い込まれると光すら脱出不可能になる理由について紹介します。

ブラックホールの内部はどうなっている?

ブラックホールの内部がどうなっているのかというと…

結論から言って、

まだ解明されていません。

わかっていることといえば、

内部は非常に強い重力が働いている

ということくらいです。

その強い重力によって、ブラックホールは事象の地平線(イベントホライゾン)を超えると、

一切の情報が伝達されない状態

となります。

なので、ブラックホールの内部を調べようにも、調べることができないのです。

外からは何も見えず、中に行こうものなら二度と帰ってこれない…

当然と言えば当然ですよね。

 

理論として語られていることとしては、ブラックホールの中心には、

特異点

と呼ばれるものがあるとされています。

この特異点は、

『小さな点になっている』

と考えられていて、恒星を構成していた全てのものがぎゅっと押しつぶされ、1つの点に圧縮されているのです。

後は先ほども述べた通り、事象の地平線に到達するまでの間に、何があるかはわかりません。

というよりも、解明することは今後も永遠に不可能に近いでしょう。

 

ブラックホールが光でも脱出不可能になってしまう理由とは?

ブラックホールは、

『吸い込まれると光も脱出不可能になる』

と言われていますよね。

一体、どうして光が脱出不可能になるのでしょうか?

その理由を解説していきます。

 

まず、ブラックホールに吸い込まれると脱出不可能になると言われる理由から紹介します。

それは…

脱出速度が光の速さを超えてしまうから

です。

脱出速度というのは、

その星の重力を振り切るために必要な、地表における初速度のこと

を言います。

主に使われる場面が地球を想定しているので、地球脱出速度、第二宇宙速度とも呼ばれていますね。

 

子供の頃、理科の授業などで、ボールをある速度以上の速さで投げると、そのまま地球から飛び出していく…

という話を聞いたことはありませんか?

普通にボールを真上に投げても、ボールは地球の重力に引かれ、落ちてきてしまいますよね。

しかし、ある一定の速度を超えたボールを投げることができれば、そのボールは地球の重力を突き抜けて、宇宙へ飛ばすことができるのです。

その速度が、脱出速度です。

ちなみに、地球脱出速度は時速11.2kmです。

 

これをブラックホールという天体に当てはめてみると…

ブラックホールは、自身の持つ強い重力によって、ある範囲までの時空が歪められてしまっています。

(この範囲が、事象の地平線です。)

重力で時空が歪められることによって、

ある半径より内側は、脱出速度が光の速さを超えてしまう

という現象が発生。

理論上、世の中に光より速いものは存在しませんよね。

なので、

=ブラックホールに吸い込まれてしまうと、脱出することができない

となるわけです。

 

しかし、これだけだと、光すら脱出不可能になるという理由として、モヤモヤしますよね。

「なぜ、質量のない光が重力の影響を受けるのか?」

という疑問が残ってしまうからです。

光そのものには質量はありません。

重力に引っ張られて曲がってしまうことはないように思えます。

 

では、その空間自体が曲がっていたらどうでしょうか?

光は空間に沿ってまっすぐ進みますよね。

空間そのものが曲がっていた場合、光は空間に沿ってまっすぐ進んでいても、結果的には曲がっていることになります。

ブラックホールの内部というのは、この現象が発生していて、

重力によって時空が歪んでいて、特異点へ向かうルートしかないため、光はブラックホールの中を進み続けてしまう

というわけです。

ブラックホールは時空が特異点に向かって一方通行なので、どの方向に行こうとしても、特異点へ向かって落下し続けてしまいます。

イメージとしては、

超高速の下りエスカレーターで、上へあがろうとしても、エスカレーターが速すぎて、いつまでも上にあがれない

みたいな感じです。

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まとめ

ブラックホールの内部は、中心に特異点と呼ばれる、その星が小さく圧縮された大質量の塊があり、この特異点が凄まじい重力を発しています。

その重力が、あまりに強烈過ぎて、脱出速度が光の速さすら超えてしまうから、いかなるものも脱出不可能と言われるのです。

一方で、光がブラックホールを脱出できないのは、重力が関係していました。

光は重力によって時空が歪んだ場合、歪んだ時空に沿ってまっすぐ進むので、結果的には曲がっていることになります。

ブラックホールの内部では、空間がブラックホールの中心に向かうように歪められてしまっています。

そのため、どんな方向に出発しようとも、最終的にブラックホールの内部へ移動…つまり、落下し続けるわけですね。

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