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ブラックホールの謎、あの満天に光輝く星が、命尽きる時

かに星雲の輝きは、太陽質量の８倍〜30倍位の星が超新星爆発をして、核として残った超高温、超高密度の半径10km位の中性子星が紫外線を発し、赤色巨星時代に放出した自らの外層をプラズマ化して輝いているところを見てきた。さらに太陽より小質量の星は爆発することもなく外層を放出しながら静かに白色矮星となり宇宙に漂うことも観てきた。

では、太陽の30倍以上の質量を持つ巨星の最期は、爆発後外層を放出し自らの重力で収縮し、かに星雲のような中性子星の段階までは同じ過程を歩む、しかし重力があまりにも強力なため更に収縮し止まることなく無限小まで押しつぶされる。この超高密度の状態がとりもなおさず、光すら出ることのできない、あらゆる物質を吸い込むブラックホールの出現です。このような星の最期は、内部で核融合反応するための水素、ヘリウムを使い果たし、中心核に向い重力崩壊を起こした結果です。

これから先、私、宇宙船Hａｌｅ−Bopp艦隊司令官の知識も想像力もはるかに超える世界なので、諸先生方の知識、資料を拝借しながらブラックホールの謎を探りたいと思う。
ブラックホールは、今やＳＦの世界の話ではありません、ハッブル宇宙望遠鏡がブラックホールの存在を実証する写真を撮影し、さらに日本のＸ線天文衛星「はるか」も大活躍している事実をまずお伝えしておこう。

はくちょう座X-1 地球から6000光年彼方に,直径30km程の天体で強力なＸ線を出す謎の天体がある,良く調べると近くに太陽の30倍の超巨星HDE226868がある,その巨星から謎の天体に向いガスが流れ込み,降着円盤と呼ばれる渦巻きを作っている.,ガスは円盤の中を高速で引き回され超高温になり,宇宙空間にX線を放射していた..これがブラックホールだ!!!. そしてはくちょう座には、もうひとつブラックホール候補星V-404番星も新たに見つかっています。 更に更に・・・・・我が銀河系の中心部にはいて座Ａスターの回りを秒速数百キロで回る星の集団が発見されたそうです、この星の回転をささえるには、太陽100万個分の質量が必要と言われていた、それは巨大ブラックホールしか考えられません。そして観測から明らかになった事実は、いて座Ａスター大きさは3.6天文単位、質量太陽の250万倍のブラックホールであった。

おおくま座の銀河Ｍ８２はスターバースト 銀河で知られています。ところが最近こ の銀河に太陽の1000万倍のエネルギー を放出する巨大なブラックホールが存在 すると、話題を呼んでいる。

ブラックホールの正体
はくちょう座Ｘ−１のブラックホールの誕生とその運命

満天に輝く星は、肉眼ではひとつに見えるが実は半数近くは連星系とも言われています。このＸ−１星もやはり連星でした、主星が超巨星へと進化し、命尽き超新星爆発を起こしました、幸い暗い伴星は吹き飛ばされる程の影響は受けかった、爆発した主星は太陽の30倍以上の質量を持っていただろう、そのため主星の最期は中心核が重力崩壊を起こしブラックホールになり暗黒の宇宙空間に潜んでいた。

　数百万年も時は流れたろうか伴星も星の寿命の尽きる時が来た、しだいに巨星へと進化していきました、膨張した伴星の大気は、主星であった今はブラックホールの重力圏に捕らえられ、渦を巻きながら（降着円盤）吸い込まれて行く、このとき高温のガスの激しい活動により強いＸ線を出します、このＸ線を検出することでブラックホールとされています、とりもなおさず、はくちょう座Ｘ−１の今の姿です。やがて伴星は吸い尽くされる運命にあります、そして伴星の質量分重くなったブラックホールはまた漆黒の闇に潜みます。もちろん近くを通過する天体か宇宙船があるとすれば確実にブラックホールの餌食になるでしょう。そして宇宙が膨張しているなら遠い未来ブラックホールは蒸発してしまうとも言われています。

ブラックホール自身は、光さえも出さない全ての物質を吸い込む暗黒の天体であるため、直接観測することは不可能です、しかしブラックホールは連星系をなしています（発見出来るものは）、一方の星からエネルギーとしての物質が供給されるとき、ブラックホールの周りには超高速で回転する降着円盤（物質の円盤）を作ります、この降着円盤から全ての物質は「事象の地平面」を通過し一点（特異点）に向かい吸い込まれる。この時発生するＸ線を測定することでブラックホールの存在と質量を知ります。
この「事象の地平面」こそが光も出ることの出来ないブラックホールの入り口です。
そう言えば太陽系に近い恒星を調べてみると、半数近くの恒星は連星系をなしているし、木星もまた太陽と連星になるべく宿命を持って誕生したような気もします。このような連星系も宇宙の大きな眼に見えない作用（重力）が働いているのかも知れません。

球対称の真空状態にアインシュタインの時間と空間と重力を統一した一般相対性理論を適用した重力場方程式の解に「シュバルツシルトの半径」と言われる解がある。巨星が重力崩壊し収縮してこの半径より内側では光さえも外に出られず、その中心には重力・密度が無限大に大きくなる「特異点」が現れる。この「シュバルツシルトの半径」の時を「事象の地平面」と言います。さらに数人の数学者によりこの解には、回転とゆがみのある解が発見されブラックホールが実在することが理論的に証明されています。

四次元の時空のゆがみ、耳慣れない言葉かも知れませんが、この現象こそがブラックホールに入るために、認めなければならない事実です。
巨大質量の星が重力崩壊を起こし収縮を始めたとします、この過程において強い重力により時間の進み方が遅くなり、光の波長は引き伸ばされ赤色へとかたより、「シュバルツシルトの半径」に達すると、波長は無限大まで引き伸ばされ観測出来ない黒となり、時間も無限大まで引き延ばされ、空間も充分ゆがみ「事象の地平面」が発生し、その内側では空間が光速で「特異点」に向かって落下しているため、光は外に出ることができないのです。こうして時空のゆがんだ状態のブラックホールが出来ます。
原理的にはブラックホールの外側から「事象の地平面」を超えてブラックホールに吸い込まれる物質を見ることが出来ない、なぜなら「事象の地平面」は外から見ると無限大の時間だから、しかしもしこの艦隊が降着円盤からブラックホールに向かったとしたら有限の時間で「事象の地平面」の内側に落下するでしょう、無限小まで押しつぶされ無限大まで引き伸ばされながら。

脱出速度

重力の強さは、質量と距離によって変わります。太陽系の惑星も、月も、惑星の衛星もお互いの重力の働き方がつりあい、今のように安定した状態になっています。
地球と月で考えてみよう、もし忽然と地球が消えたとします、月はどうなりますか？そうです地球の重力に引かれ回りを周っていたので、地球が消えると月は、宇宙の彼方にまっすぐ飛び立って行くでしょう。もっともまたどこかの恒星の重力に捕まり、その星の周りを周っているかもしれません。

天体が収縮すると、脱出速度は、大きさの平方根に反比例して上昇します、とりもなおさず重力が強くなることです。もし、直径約１万2700Ｋｍの地球を数ｃｍまで収縮することが出来ると、計算上脱出速度は光速まで上昇しブラックホールになります。
実際のブラックホールは、太陽の数十倍の星が究極の最期の姿として、ブラックホールになります。
また、現在観測技術が発達し百数十億光年先のクエーサーと名付けられた天体は、巨大な宇宙誕生初期のブラックホールとも言われています。そうです今観測している百数十億光年先の天体は、百数十億年前の宇宙の姿そのものですから。

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