ブラックホールは現実に存在するか？

天文板ではレスがあまりついていなかったので
物理、科学板の皆さんにお聞きしたいです。

「ブラックホールは現実に存在するか？」
ブラックホールについてなんでも書いてください。

同じようなスレッドがあったらごめんなさい。
調べたけれどなかったようなので
こちらで熱い議論をかわしてみてください。

あります。観測で確定してますよ。

確定するというところまでいっているの？
「考えられている/信じられている」というレベルだと思っていたけど。

確定してるはずです。

確定したの？
ホーキングが掛けに負けたって話は聞かないなぁ・・・
(彼は自分の考えの逆の方にかけているのだ)

http://www.astro.isas.ac.jp/asca/sci_results/grav_effect-e.html
とかの観測結果あるし、物理学者の間では確定してると思う。

太陽の２６億倍のブラックホールがあるらしいけど
シュワちゃん半径どれくらいなのかな？

観測的にＸ線を出す天体の場合、そこまでの高エネルギーをだす源が、
重力エネルギーの解放だと思われてます。近くにいって確認できない
以上、決定するのは難しいでしょうが…業界では信じてますよね。
ちなみに、シュバルツシルド半径は質量に比例します。太陽で3キロ。

じゃあ26億倍だと何キロですか？

>9
>ちなみに、シュバルツシルド半径は質量に比例します。太陽で3キロ。

単に26億×だけでいいの？

観測でそれらしいものが見つかっている。
その観測結果からするとブラックホールぐらいしか考えられないと
いうのがやはり現在の段階ですよね。

ではブラックホールの定義(何をもってブラックホールとするか)
って何が挙げられるのでしょうか？

ホーキングはだいぶ前に賭けに負けてるよ。
キップソーンにペントハウスを１年分送り、
キップソーンの前奥さんはうんざりしてたん
だってさ。

＞１２
質量があって黒いもの
備長炭なんてのはなし。

>14
雪印社長の腹の中

ブラックホールに吸い込まれると体（宇宙船も）が引き裂かれるの？
それとホワイトホールから出てくるってのはホント？
俺的にはブラックホールに近づいてエンジンふかしてもがきたい。
ブラックホールバンジーがビジネスになるかも。

底無しっぽいけど、質量なさそう

戻ってきたら、数万年たってるかも＜ブラックホールバンジー

女の股の間

>19
マンホール？

>20
きゃっ！おげれつ。
でもけっこうそういうネタすき。

ブラックホ−ルは光の速さでも抜けられない。ブラックホ−ルに
入るとホワイトホ−ルから出てこれるらしい。

＞２２
何で光が抜けられないのにホワイトホールから出られるのですか？
上の文を読むと、ブラックホールとホワイトホールは対のような関係に
なっていると理解したのだが、じゃあ、光出れるじゃん。

ラブホールは存在する

相対論においても運動方程式は、
時間反転に対して対称だからね。

だいたいブラックホールってなんなんですか？
「穴」なの？
たんに重力のでかい星だと思ってたけど。

人間にとっては何の影響もありません。
光にとってはアリ地獄です。

俺の嫁はブラックホールなみにすごい

星の重力が、その星の強度では耐えられないくらい強くなると、
どこまでも縮んでいってしまいます。すると物質は残らず
、無限に圧縮された重力無限大の点（特異点）
と、その周りの重力だけが残るそうです。
　特異点では無限の重力のため、時間は過去から未来へ流れる
といった「因果律」など、さまざまな物理法則が崩壊している
と言われており、これを利用すれば超光速で移動できる
とも言われています。
　ただし、無限大の重力とやらを受けて平気なのかどうかは
判らず、また、特異点まで行く途中ですでに、重力によって時間
の流れが止まっている場所（事象の地平線）があるわけですし、
さらに「出口」にある「ホワイトホール」はいまだ観測されて
いません。

　恒星は、自身の重力によって生み出される高温高圧によって核融合反応を発生させ、
自身の重力を保って輝いています。現在の太陽は主として水素を核融合させていますが
それが尽きると次はヘリウム燃焼にはいります。こうして前段階で生成された物質を
次々燃焼させていくわけですが、最終的に燃えカスが鉄になります。鉄は核融合反応
を起こしませんので、恒星は巨大な鉄球となり、自身の重力で急激に収縮、次に周囲
を覆っていた大気（ガス）も重力に引かれ収縮していきます。核融合しないとなると
恒星の収縮は、鉄原子と鉄原子が密接した状態で停止しますが、後を追ってきた大気
層が鉄球表面に衝突、反射して宇宙に拡散します。この衝撃波は非常に強く、恒星系
そのものを吹き飛ばしてしまいます。これが超新星です。

　さて、この超新星の時、多くの恒星は衝撃で鉄球自体もバラバラに吹き飛んでしま
うか、しぶとく残ってプラズマの光を放つ白色わい星などになる（太陽クラスの星も）
または物質の歪曲によって強烈な電磁波を放つ星、クェーサーなどになったりする
のですが、この時もとの恒星の質量が　太陽の数倍〜数十倍以上あると、なんと鉄の
原子構造を歪めながら無限に収縮を続けます。そうして密度無限大、つまり無限小の
点に質量無限大の暗黒天体となります。これがブラックホールです。

　ブラックホールのまわりでは29さんが書いておられるように異常に強い重力のせいで
空間が極度に歪んでおり、（通常の重力でも歪みは生じる）さまざまな異常物理法則が
起こっています。吸い込まれた物体は特異点という中心部へ落下していきますが、事象
の地平といわれる面（便宜的にこう呼ぶ）へ達すると落下速度が光速を突破してしまう
ため、時間の流れも無限遅となってこれより先へは進めません。勿論、常識的に考えれ
ばブラックホールへ近づいた時点で巨大な潮汐力によって物体は粉々になってしまいま
す。

　実際に存在が予言されている天体としては、有名なはくちょう座Ｘ1があります。これは
元々連星だったようで、片方の星が発するバーストガスがもう片方の、ブラックホールにな
ったと思われる星に向かって吸い込まれる様子が観測されています。この他にも重力レンズ
効果などによって存在が確実視されている天体はいくつかあります。

　また、ブラックホールは重力こそ強いですがその大きさは離れるに従って急激に減少して
いきますので、宇宙船も数万キロメートル離れて航行すれば吸い込まれるなどいう心配は
いりません。

横槍すみません。
ブラックホールってX線により観測したりしますよね。

ブラックホールから出るX線というのは
特性X線ですか？
それとも制動X線ですか？

＞無限に圧縮された重力無限大の点（特異点）

無限の重力ではなくて曲率、密度が無限大じゃ無かったですか？

＞特異点まで行く途中ですでに、重力によって時間の流れが止まっている場所（事象の地平線）が
＞あるわけですし、さらに「出口」にある「ホワイトホール」はいまだ観測されていません。

＞吸い込まれた物体は特異点という中心部へ落下していきますが、
＞事象の地平といわれる面（便宜的にこう呼ぶ）へ達すると落下速度が光速を突破してしまうため、
＞時間の流れも無限遅となってこれより先へは進めません。

外部から観測したら吸い込まれる人が事象の地平線直前で止まっているように観測されますが
吸い込まれる側の時間では有限時間でシュバルツシルド半径内に入るのでは？

　＞32　念のため書いておきますと、ブラックホール自体は当然あらゆる物体・電磁波を吸収
しますので直接観測できません。X線を出しているのは、ブラックホール周囲に出来たガスやチ
リの円盤（降着円盤）で、これが強大な重力と潮汐力で圧縮される時に発生しているものです。
　残念ながら、質問された特性X線と制動X線との違いについては私にはわかりません。詳しい
方がフォローをつけてくれると期待します。（他力本願）

　＞33　多分おっしゃるとうりです。すいません。（＾＾；；　とにかく、宇宙船内では時間の
流れが止まってしまったようになるし、外から見れば事象の智平面に張り付いて動かなくなって
しまうようにみえるだろう、ということです。

　調べてみました、、、

◆連続X線（制動X線）：電子がクーロン力によって制動されるときに放出するときに発生
◆特性X線：電子殻から電子がたたき出されて空位ができるときに外殻からの電子によって埋められて、
結合エネルギーの差をX線として放出（蛍光収率の割合で）

　結局どっちかわかんないや。

ブラックホール自体が観測できない、
というのは嘘とは言い切れない。
ブラックホールは量子力学によって
だんだん「蒸発」してゆく。ガンマ線などを
出して、その分質量が減っていくのだ。
これをホーキング効果という。
だからブラックホールには寿命がある。
寿命は質量の三乗に比例する。
１０億トンのマイクロブラックホールの
場合、約１５０億年。つまり５．０×１０の１７乗秒。
１０億トンを５．０×１７乗で割れば、
一秒間で減る質量がわかる。これと「１グラムあたり
９０兆ジュール」という質量＝エネルギーの
変換式を合わせれば、一秒当たりに出るエネルギーの
量が計算できる。
これで計算してみれば
判るが、太陽より重いようなブラックホールの
寿命はきわめて長く、発するエネルギーは小さい。

失礼、「事実とはいい切れない」だった。
ブラックホールから光はでられないはずなのに、
そのガンマ線とやらはどうやって出るのか。
それはホーキング効果の本を読んでくれ
としか言いようがないんですが……正確には、
ブラックホールから出ているのではなく、
ブラックホールの周囲の空間に問題が
あるんです。あれの周囲ではプラスと物質
とマイナスの物質が（反物質とは違うらしい）
が同じ量だけ発生し、そのうちマイナスの
物質だけが吸い込まれてプラスの物質が残る。
これにより、ブラックホールの質量が減って、
その分がエネルギーになったように見える。
　って書いてありました。ブルーバックスの
どれかの本に。

ホワイトホールってのは、どういうものなんですか？

>30
>または物質の歪曲によって強烈な電磁波を放つ星、クェーサーなどになったりする
のですが、

これは中性子星（パルサー）の間違いでは？

もう少し分かりやすく言うと

◆連続X線（制動X線）
　　荷電粒子は加速度運動をすると電磁波を放出する性質があります。
　　特にクーロン力による加速度運動で電磁波を放出する現象を制動放射と言います。
　　このとき放出される電磁波がX線ならそれを制動X線と言います。

◆特性X線
　　励起された電子や核子が高いエネルギー準位から低いエネルギー準位に遷移する
　　とき，そのエネルギー差に対応する電磁波を放出します。
　　特性X線とは励起された電子が低いエネルギー準位に落ちたとき放出するX線のことです。
　　高校物理の最後の方で水素原子を使って習うと思います。

連続とか特性（不連続）というのは波長orエネルギーのことです。
前者は電磁気学的，古典力学的な電磁波の放射のため放射された電磁波の波長は連続，
後者は量子力学的な電磁波の放射のため波長は不連続になります。

専門でないので詳しくは分からないが降着円盤からは両方とも放出されていてもおかしくないと思います。
もしも両方とも観測されるのであれば，前者からは円盤を構成する気体の温度やエネルギーが，
後者からは気体の種類が分かると思います。

我々の住んでいる地球が、含まれている銀河の
中心にもブラックホールがあるの？

＞２８
＞俺の嫁はブラックホールなみにすごい

何でもみさかいなく吸い込む

運動方程式は時間軸反転に対して対称だから、
ブラックホールがあるならホワイトホールがあってもいいよね、
という架空の話。

理論的にはシュバルツシルド解を解析拡大
するとブラックホールの事象の地平面と時間的に
反対の振る舞いをする地平面が見つかって、これ（とその
先）をホワイトホールと呼ぶ。したがって理論的には
ブラックホールとホワイトホールは対になって表れると
言えるが、それは世間一般に言われているようなブラック
ホールから入った物がホワイトホールから外に出るという
ような意味での対ではない。

上とは別に、カー解を解析拡大すると一見ホワイト
ホールのように見える領域がみつかる。
上のホワイトホールではやはり重力は引力として働くが
、こちらの場合外側へ向かって斥力として重力が発生
するような構造になっている。ただしこの領域には
リング状特異点が裸のまま存在する。これをホワイトホール
と呼ぶのかどうかは私は知らない。

前々から疑問に思っていたんですが。
ブラックホールに物体が吸い込まれる時、
その物体にとっては有限の時間で突入完了しますが、
その間に外の世界では無限の時間が流れてるんですよね。
でもブラックホールには必ず寿命があるんだから、
無限の時間が経てば消滅してしまう。
つまり、どんな物体もブラックホールに入ることはできない、
という気がするんですが。
実際にはどうなんでしょう。

ブラックホールに落ちた物質は巨大な重力によってその物質を構成する
最小単位の粒子さえも破壊すると言われている。
そうだとすればもはや収縮をさまたげるものは何もなくなるわけで、
ブラックホールの中は永久に中心に向かって収縮？？

ブラックホールが変形しようが縮まろうが、
事象の地平面(ブラックホールの表面)から出た
外向きの光は地平面に止まり続ける。
それゆえブラックホールに物が落ちるその瞬間
の映像は永遠に外部に届かないわけである。

ただし、ブラックホールが縮んでいって最後には
地平面が存在しなくなれば話は別である。
光は地平面が存在する限りはそこに止まり続け
るが、地平面がなくなれば道は二つに一つとなる。
すなわち、特異点にぶつかって消滅するか
そうでなければ無限遠まで飛んでいくかである。

ブラックホール蒸発の場合はどうだろうか。
ブラックホールが縮んでゆけば地平面は特異点
にどんどん近づいてゆく。完全に蒸発した後には
特異点は残らないだろうが。特異点が消えるのは
地平面が特異点に達する前なのか、後なのか、
それとも同時なのか。私は知らない。知っている人が
いるのかどうかも知らない。でもちょっと
面白そうなので調べてみようかな。

>47 特異点に達するまで（シュバルツシルド解の場合）

もっと平たく言えば、もちろんブラックホール
内に物は入り込める。

「ブラックホールに物が落ちるまでに外では無限に
時間が経過する」

はブラックホールが有限時間内に消滅する場合には
正しくない(元々あまり良い表現とは言えない)

ブラックホールに落ちて、時間の歪みを味わいたい。(妄想)

前から不思議に思ってたんだけど
ブラックホールの重力って無限なんだよね
ということは、吸い込まれる物のスピードは
無限なのではないのかな？つーことは一瞬で全てが吸い込まれる
でも吸い込まれてないでしょ。不思議だ・・・
そこで、その理屈が通じない理論がある訳なんだろうね
面白そうだけどね、そういうのってさ

>ブラックホールの重力って無限なんだよね
ここからもう違う。どこでこんな妙な知識をつけましたか。

っていうか、スピードは光速より速くならないんだよな
確か時間が戻るとかって聞いた事があるな
ごめんなさい。知らない人が考えたってだめですな。

レスいただきましたうれしいです！
前に星があってそれが小さくなっていって
結局星が無くなるんだよねブラックホールってだから
重力だけが残っているのがブラックホールだから
重力が無限なような気がしてたんだけど・・・

重力は密度に比例するから無限の重力になって
いるってなんかの本で読んだんだよ
それは間違い無い気がするんだけどな

なんかあなた根本的に間違ってます。

重力は密度に比例する？　じゃぁ10kgと1gの、同じ材質で出来てる球が
作る重力場は、同じ大きさなの、あなたの理論では？
一体そのアホな本はどこのなんという本？(トンデモ本っぽいな……「無
限」とかやたら連発してるとこ見ると……)。
　まず、活字になってることはなんでも信じるのはやめましょう。

例えば地球の重力を振り切って脱出するには、約12km/s必要。もし、もの
すごく質量が大きくてこの脱出速度が光速に達するくらいの星があったら、
何も出て来れないでしょ。これがブラックホール。簡単に言えばね。

重力の定義にもよりますが、
普通に定義すれば地平面上での重力は無限大です。

ちゅっと待って。ブルーバックスの「ブラック・ホール」
「ブラックホール物理学」を読む限り、重力が無限大に
なるのは特異点であって事象の地平線ではないよ

重力は、物体の質量に比例し、
その物体の中心からの距離の二乗に反比例する。
つまり地球の大きさが半分に圧縮すれば、中心からの
距離が半分になるわけだから、重力は４倍。
おそらく密度によって比例するというのはこのへんを誤解
したのでしょう。この圧縮を極限まで進めればブラックホールに
なります。なお、脱出速度というものがあり、それは表面重力と
物体の半径を掛け合わせて平方根をとったものです。よって、
表面重力が小さくとも天体が極端に大きければブラックホールには
なり得ます。
重力何Ｇ以上がブラックホールと決まっているわけではない

大雑把に言えばスカラー曲率はその点の物質密度
に比例するから、密度無限大−＞重力無限大
という感覚はあながち間違いではない。ただし
重力が無限大になるのは密度が無限になっている
その場所だけ。まわりの重力が無限大になるわけではない。

リーマンテンソルの成分とか見てみれば・・。

曲率は重力を表すんじゃない。
潮汐力をあらわすんだよ。
重力は座標系による。
ブラックホールに対する静止系では
地平面で重力無限大。

色々勉強になりました、ありがとうございます

>62(=57?)
ここでいう重力の定義は？(くりすとっふぇる?)

上にも言ったように座標系に依存するので
それを指定しなければならない。
普通に使われる座標は静止系と共動系だけど、
共動系だと（定義により）重力ゼロなので、
重力は？といったら普通は静止系をとる。
つまり、ブラックホールに対して静止している
宇宙船上で計った重力。
もちろんくりすとっふぇるで計算します。