2020.01.15

ブラックホールに近づいたらどうなるの?(突然どうしたw)

こんにちは、ゾノ( @ozonosho )です。

僕は読書といったらビジネス書か漫画の2択の人間・・・だったのですが、去年の暮れに読んだ『やべ~宇宙の話』という本をきっかけに、高校生以来忘れていた宇宙や物理への興味が再燃!

学生時代、勉強は嫌いだったけど物理だけは楽しかったんですよね。なかでもとりわけ楽しかったのは宇宙!宇宙はまだまだ解明されていないことだらけで、”そこに存在しているのに未知のことがたくさんある”というだけでも本当に面白い分野だと思います。

そんなわけで最近はもっぱら宇宙関連の本を読み漁っています。

▽最近読んだ本
『宇宙の謎 暗黒物質と巨大ブラックホール』
『ブラックホールに近づいたらどうなるか?』
『「相対性理論」を楽しむ本―よくわかるアインシュタインの不思議な世界』
『「量子論」を楽しむ本 ミクロの世界から宇宙まで最先端物理学が図解でわかる! 』
『重力とは何か アインシュタインから超弦理論へ、宇宙の謎に迫る』

いずれも名著です!
いずれも名著なんですが、読んでいると彼女には「オタクっぽい」と言われます笑

あらためて考えると気になりません?

そもそも、宇宙の知識ってあらためて考えると気になることが多くないですか?

たとえば、

  1. 宇宙は膨張し続けているって本当なの?
  2. 宇宙は約138億年前に誕生したと言われるが「138億年」という数字はどうやって算出したの?
  3. ブラックホールは本当に存在するの?ブラックホールに近づいたらどうなるの?

みたいなこととか。

学校だと「宇宙はビックバンによって誕生して今も膨張し続けている」「宇宙は138億年前に誕生した」「宇宙にはブラックホールがあって何でも吸い込んでしまう」という知識を教わることはあるけれど、その裏付けについてまで学ぶことって無いですよね。

もちろん宇宙に関してはまだまだ分かっていないことだらけですが、それでも仮説と検証の末に解明できたこともたくさんあります。

①宇宙は膨張し続けているって本当なの?

宇宙が膨張し続けているというのは、推測ではなく観測された事実です。

アメリカの天文学者「ハッブル」がさまざまな銀河の距離を測定した結果『どの銀河をみても地球から遠ざかっている』『遠くの銀河ほど速い速度でお互いに遠ざかっている』という観測結果が出ました。

これは、地球が宇宙の中心にあるのではなく、『宇宙全体が膨張し続けていることによってすべての銀河同士が離れ続けている』と捉える方が自然です。

膨らませる前の風船に2つの点を書いた姿をイメージしてみてください。この風船を膨らませると2つの点の距離は離れていくと思います。点を増やし、1つの点を地球と考えてみると、風船が膨らむほどすべての点が地球から離れていくのを想像できると思います。

ちなみに「ハッブルさんはそもそもどうやって地球と他の星までの距離を測定したの?」という話ですが、これについては「明るさは距離の二乗に反比例して暗くなる」という法則を利用して、見かけ上の明るさと実際の明るさの差分から測定することができます。

実際の明るさは、超新星爆発という星の最後に起こる大爆発のときに正しく測定することができます。

②宇宙は約138億年前に誕生したと言われるが「138億年」という数字はどうやって算出したの?

先ほど出てきた超新星爆発を観測することで、実は宇宙の大きさ(=膨張具合)も測定することができます。

超新星爆発の際に出る光が地球に届くまでの間にも宇宙は膨張し続けています。光は宇宙膨張によって「波長が長くなる」という影響を受けるため、地球に届く光の波長の長さを観測することでその星までの距離や宇宙の膨張具合を測定することができます。

現在人間が観測できる限界距離の光を基準に考えると、宇宙の大きさは地球を中心として約464億光年の半球を持つ球ということになり、膨張速度をふまえると宇宙が膨張をはじめる前(=宇宙誕生の瞬間)は約138億年前であったことが分かります。

③ブラックホールは本当に存在するの?ブラックホールに近づいたらどうなるの?

ニュース等で知っている人もいると思いますが、去年2019年4月にはじめてブラックホールの写真が公開されました。地球上の8つの電波望遠鏡を結合させた国際協力プロジェクト「イベント・ホライズン・テレスコープ」による発表です。

すでに存在は証明されていたブラックホールですが、視ることができなかったブラックホールが視覚化されたことで大変話題になりました。

ブラックホールに落ち込む物質はブラックホールのまわりで降着円盤と呼ばれる円盤をつくり、ブラックホールを周回しながらやがて吸い込まれていきます。この周回時のガス摩擦によって発せられた光の中には(ブラックホールの中心部から離れるほど吸い込まれる力が弱いため)ブラックホールから逃れるものもあります。

この逃れた光を観測することで、ブラックホールの降着円盤が浮かび上がり、ドーナツ状のブラックホールの姿を視覚的にとらえることができたのです。

※実際に公開された写真

(PHOTOGRAPH COURTESY OF EVENT HORIZON TELESCOPE COLLABORATION)

ちなみに、光よりも速い速度でも抜け出すことができないほど内側に入ってしまった物質は、(光よりも早い物質は存在しないとされている以上)ブラックホールから出ることはできず、【中心部に落ち続ける】ことになります。

話は少し変わりますが、重さには周りの空間や時間をゆがめる力があるということが観測されています。

たとえば僕がとんでもない質量になった場合、僕の周囲の空間や時間は潰れるようにゆがみ、僕に走って近づいて来た人のことを外から離れて見た場合、僕に近づくほど身体が伸びているように見えます。さらに、僕に近づくほど動きはスローモーションになっていき、僕と重なるかという瞬間にはピタッと静止しているように見えます。

では僕に走って近づいている人は徐々に身体を伸ばして徐々にスピードを落としているかというとそんなことはなく、その人からすると僕の中心部に向かって走り続けています。しかし、僕の中心部に向かって走るよりも空間が僕の中心部に向かって潰れる速度のほうが早いためにいつまでも完全な中心部にはたどり着けず、僕の【中心部に向かって落ち続ける】ような状態になります。

この宇宙には光の速度よりも早い物質は無い(あくまでも物質で、空間は除く)とされているため、一度ブラックホールの中に入って光の速度でも出られない領域まで進んでしまうと出られなくなります。

なので、ブラックホールは何でも吸い込むと言われているんですね。

おわりに

宇宙について解明できたことを調べていくと、その理屈を理解するためにさまざまな分野の知識が必要になります。宇宙は謎だらけなのに、知識が無いと「解明できたことさえも謎だらけ」なんですよねw

そんなわけで僕はまだまだ勉強中です。
自分がどこに向かっているのか分かりませんが、今年は興味あることを見つけることと発信することを大切にしたいと考えているので、今回は「今自分がハマっているもの」をテーマに書いてみました。

発信については「毎朝決まった時間だけ文章を書く」という取り組みをおこなっているので、このブログも去年よりは更新すると思います!

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