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星コラム「もう少し知りたいブラックホールについてーその2」

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(C)NASA

もう少し知りたいブラックホールの二つ目です。

ブラックホールは謎だらけなので、どこをつついていいものかと、

考えてしまいますが、もう少し知りたい目線で、まとめました。

ブラックホールについて、「もう少し知りたいこと」をまとめました。謎の多いブラックホールですが、研究は日々進んでいます。理論上の話から、ブラックホールの候補天体が、たくさん見つかるほどになってきました。

特異点の中について

特異点はブラックホールの中心部に、存在している「重力の密度が無限大」の

場所です。どのブラックホールにも存在しています。ですが、その特異点で、物質

がどうなるかは未解決の大問題です。

ブラックホールに吸い込まれた物質は、特異点に落ちる直前に大きな潮汐力によっ

て、電子や素粒子などの物質の構成要素レベルまで、粉々にされてしまします。

ということで、現在の物理学では、特異点に落ちた物質が、どうなるかは、わかっ

ていません。

物質の構成要素の「超ひも理論」というのをご存知でしょうか?

今まで、素粒子と考えていたものが、10のマイナス33乗cmという小さな輪ゴムの

様な「ひも」状で、振動しながら存在していて、振動の違いから別の素粒子に見せ

かけているというものです。

この理論からすると、粉々にされた素粒子と考えられていたものが、ひも状で、

振動しながら存在しているということの様です。

回転しているブラックホールに近づくとどうなるか?

ブラックホールの中でも一番一般的な、「回転あり、電荷なし」のカー・ブラック

ホールで考えて見ます。

ブラックホールに1直線に向かっていても、少しずつ軌道がずれてゆき、さらに近

づいてもブラックホールの周囲を回る様になります。これは「レンス・ティリング

効果」と呼ばれるものです。

この時、ブラックホールの回転と反対方向に運動すれば、効果を打ち消すことがで

きます。理論上はできるのですが、どんなに頑張ってエンジンをふかしても、静止

もできなくなります。これは、ブラックホールの周りの空間がブラックホールに落

ち込み、かつ回転しているので、それらの速度が光速以上になっているからです。

「回転なし・電荷なし」のシュパルツシルト・ブラックホールの場合は、空間が

ブラックホールの内向きに落ち込みます。そして事象の地平面で光速になるのです

が、先ほどのカー・ブラックホールは内向きに加え回転方向の速度があるので、

事象の地平面で外側で光速を超えてしまうのです。

この領域を「エルゴ領域」とよんでいます。

エルゴ領域に入ると、ブラックホールに対して静止することはできません。回転に

巻き込まれていずれ落ちてゆきます。ただ、外向きに逃れる様にエンジンを吹かせ

れば、脱出することは可能です。

ブラックホールでゴミ処理?

先ほどの「エルゴ領域」のできるカー・ブラックホールを利用して、ゴミ処理をし

ようと真剣に研究している、お話です。

手順としては、エルゴ領域に物質を投じ、中で2分され、1つは事象の地平面に

吸い込まれ、1つはエルゴ領域の外に飛び出してくる様にするというものです。

簡単にいうと、ゴミの入ったゴミ箱ごとエルゴ領域に落とします、ゴミは吸い

込まれて、ゴミ箱は取り出そうとしている研究です。

ブラックホールの回転の逆方向に放り出して、ゴミ箱を回収するので、ブラックホ

ールの回転がわずかに遅くなります。このゴミ捨てを続けてゆくと、エネルギーが

奪われ、ブラックホールの回転は、だんだんと遅くなり。。。回転しないブラック

ホールは計算上は存在しますが、このブラックホールはそのまま蒸発を待って行く

のでしょうか。。。

使えなくなると、新しいブラックホールを探すのですが、デブリ問題は地球の周り

だけでも大変ですが、さらにブラックホールにまで、環境破壊してしまうと思う

と、人類のどこに夢の基準をおくのか、考えさせられますね。

まとめ

ブラックホールについて、もう少し知りたいなという視点で、まとめました。

よくわからない天体だけに、謎が多いのですが、色々と研究されている分野でも

あるので、興味深い話題ばかりですね。

何か興味のきっかけになれば幸いです。

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