「ブラックホール」とは何なのか? 奇妙な天体がもつ7つの性質 #5

「ブラックホール」とは何なのか? 奇妙な天体がもつ7つの性質 #5

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このコラムでは、「限界集落から宇宙へ」を合言葉に、広島県北広島町を拠点に宇宙の魅力を発信する井筒智彦さんが、次のビジネスのヒントになるかもしれない「宇宙のこと」を伝えます。今回のテーマは「ブラックホール」です。

宇宙には、3つの不思議がある。

ホームランを打ちまくる投手、三振を奪いまくる強打者、そして、ブラックホール。

かの野球選手は地球とは別の惑星からやってきたという気になる噂もあるが、今回は3つ目のブラックホールの話をしよう。

ブラックホールの七不思議

ブラックホールとは、一体何者だろうか?

一言で表すと「重力が強すぎて、光でさえも逃れられない天体」である。しかし、それだけでは表しきれない特質がある。

ブラックホールのイメージ©NASA
ブラックホールのイメージ©NASA

もしブラックホールがSNSをやっていたら、プロフィール欄にはこんなことが書いてあるはずだ。

① 天体だが、降り立てる表面はない

② 一度入ると、二度と抜け出せない

③ 時が止まる

④ すべての銀河の中心に存在する

⑤ 宇宙で一番輝く

⑥ 何でも吐き出すホワイトホールもある

⑦ ブラックホールの中に別の宇宙がある

プロフィールなので少し盛っている部分もあるが、ブラックホールの「七不思議」ともいえる奇妙な性質である。

1つずつ、見ていこう。


①天体だが、降り立てる表面はない

ブラックホールは天体の一種であるが、地球のように降り立てる表面があるわけではない。

ブラックホールの内部では重力に対抗する圧力がないため、すべての質量がつぶれて中心の1点に集まっていると考えられている。

しかし、ブラックホールの内部を正確に記述するための理論は、まだ統合の途中で完成されていない。本当はどうなっているのかは、誰にもわからないのだ。


②一度入ると、二度と抜け出せない

ブラックホールには、降り立てる表面はないが、大きさはある。「ここから先がブラックホール」という境界は、「事象の地平面」と呼ばれている。

しかし、そこには「立入禁止」のようなわかりやすい目印はなく、うっかり超えて中に入ってしまうと、二度と抜け出すことはできない。『ショーシャンクの空に』のアンディでも、『プリズン・ブレイク』のマイケルでも、宇宙で最も速い光でさえも脱出不可能だ。

光を出さないので、見た目は真っ黒。まるで宇宙に穴が空いたように見えるので、「ブラックホール」と呼ばれている。

「光には重さがないのに、重力に引っ張られるの?」と思った人は、鋭い。天才アインシュタインの一般相対性理論によると、物があると周囲の空間が歪む。ぐにゃり。

光はまるでプラレールの電車のように曲がった空間にそって伝播する。ブラックホールの重力は桁違いに強く、空間が強烈に歪められているため、光でさえも逃げ出せない領域になっているのだ。

ブラックホールの撮影成功について発表する国立天文台の本間希樹教授=2019年4月、東京都千代田区、朝日新聞社
ブラックホールの撮影成功について発表する国立天文台の本間希樹教授=2019年4月、東京都千代田区、朝日新聞社

③時が止まる

一般相対性理論によると、物があると、空間だけでなく時間も歪む。ぐにゃり。

楽しい時間はあっという間で、苦しい時間は地獄のように長い…というのとは違う(それは心理的な問題だろう)。重力が強い場所では、文字通り、時間の流れ方が遅くなるのだ。

例えば、高層ビルのオフィスの場合、10階で働く人よりも1階で働く人の方が、地表に近くて重力が強いため時間がゆっくり流れる。つまり歳を取るのが遅くなるので、ちょっとだけ若い。1日あたり10億分の1秒ほどではあるが。

世にも奇妙なことではあるが、時計の針が遅れることはスカイツリーでの実験でも実証されている。

時間のずれは、重力が強いブラックホールでは顕著になる。

映画『インターステラー』では、ブラックホールの近くにある惑星を探査するときに、その惑星で過ごす1時間は地球の7年に相当するというシーンがあった。

うっかり3時間ほど過ごしてしまったため、探査した宇宙飛行士が、23歳年下の娘と同い年になるという悲劇が起きてしまう(これは後に壮大の結末につながる)。

注意しておくと、ブラックホールに近づくと、自分の動きがカタツムリみたいに遅くなるわけではない。

ブラックホールに近づいた人間は、強い重力によって「あっ」という間に吸い込まれバラバラになってしまう。

しかし、その様子を強い重力がかかっていないあなたが遠くから目撃すると、吸い込まれる人の「あっ」の瞬間は永遠に長く感じる。

時間のずれが生じているからだ。ブラックホールの境界にピタッとはりついたまま、その人が内部に吸い込まれるのを見ることなく、あなたは寿命を迎えてしまうだろう。

プロフィール欄の「時が止まる」とは、こういうことである。


④すべての銀河の中心に存在する

ブラックホールはあまりに奇妙であるが、宇宙に実在している。

ブラックホールには、S、M、Lの3つのサイズがある。

・Sサイズ:太陽の数倍~数十倍の重さ
・Mサイズ:太陽の100倍~数十万倍の重さ
・Lサイズ:太陽の100万倍以上の重さ

Sサイズのブラックホールは、重たい星が燃料を使い果たし、超新星爆発という華々しい爆発を遂げた最終形態として自然に生まれてくる。

Lサイズのブラックホールは、宇宙に2兆個ある銀河の中心に必ず1つは存在している。私たちの天の川銀河の中心にも、太陽の400万倍の重さのブラックホールがある。

しかし、どうやってそんなにも巨大なブラックホールが生まれるのかは、謎に包まれている。鍵を握るのは、Mサイズのブラックホールだ。

近年になり、ブラックホールが他のブラックホールや天体と合体をして大きくなる様子が観測されている。この共食いのような合体がどれくらいの確率で起こるのかが明らかになれば、Lサイズの謎が解けるかもしれない。

銀河との関係も謎である。ブラックホールができてから銀河ができたのか、星が集まって銀河ができてからブラックホールができたのかがわかっていない。ニワトリが先か、卵が先か問題である。

もしもブラックホールができたおかげで銀河ができたとすると、私たちの天の川銀河も、太陽系も、地球もブラックホールがなければ誕生していなかったことになる。

何でも“吸い込む”ブラックホールが、何かの“生みの親”だなんてキテレツな話だ。

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