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ブラックホールは、どのように出来ているのでしょうか?

kon********さん

2019/6/1217:29:34

ブラックホールは、どのように出来ているのでしょうか?

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若竹彦さん

2019/6/1305:31:47

ブラックホールは大きさの無い点(特異点)ではありません。この宇宙の最大の密度はプランク距離立方(プランク体積)にプランク質量があるプランク密度です。
ですから、ブラックホールと言えどもプランク密度より高密度になることはありません。

では、ブラックホールの密度と大きさを考察します。
恒星は自己重力が強いのですが、核融合反応による爆発力により、双方の力が釣り合い一定の大きさを保っています。

しかし、核融合反応が終わると自己重力のみとなります。質量が太陽の約30倍以上ある星の場合、自己重力により核が収縮(重力崩壊)を続けます。つまり、自分自身の中に落下し続けます。この様にして、非常に小さいけれども巨大質量を持つブラックホールが出来上がります。

太陽の質量は、(1.9891×10^30)㎏ですから、太陽の30倍の恒星の質量は(5.9673×10^31)㎏です。この様に、ブラックホールは無限大の質量を持つ訳ではありません。

では、どこまで重力崩壊を続けるのでしょうか。太陽の30倍の質量が全てブラックホールになった場合を想定して、そのブラックホールの大きさと密度を求めて見ます。

超ひも理論では、物質を構成する基本粒子は、1本の超ひもの振動として表現されます。
1本の超ひもの長さはプランク長Lp(1.616229×10^-35)mです。その上を振動が光速c(2.99792458×10^8)m/sで伝わります。1本の超ひもの端から端まで振動が伝わる速さがプランク時間Tp(5.39116×10^-44)sです。従って、
①c=Lp/Tp=(1.616229×10^-35)m÷(5.39116×10^-44)s=(2.99792458×10^8)m/s
です。

また、1本の超ひもの振動数が多くなるほど質量が増えエネルギーが増します。そして、最短時間であるプランク時間に1回振動する超ひもが最もエネルギーが多くなります。この時の振動回数は、(1/Tp)回/秒です。
ただし物質波は、ヒッグス粒子により止められ円運動しています。ですから、半径プランク長lpの円周上を1回回る間に1回振動する物質波が最も重い粒子です。これを「プランク粒子」と言います。この時2πtpに1回振動します。ですから、周波数f=1/2πtp[Hz]です。
そして、「光のエネルギーE=hf(h=プランク定数、f=周波数)」なので
1本の超ひものエネルギー=プランク定数h×周波数f=(6.626069×10^-34Js)×1秒間の振動数
です。従って、
プランク粒子のエネルギーE=h/2πTp=(1.956150×10^9)J
です。これをプランクエネルギーEpと言います。「E=mc^2」なので、
最も重い1つの粒子の質量=プランクエネルギーEp÷c2=( 2.17647×10^-8) Kg
です。これをプランク質量Mpと言います。

※プランク時間tpとプランク距離lpは、従来の物理学が成立する最短の時間と距離です。これより短い時間や距離では、従来の物理学は成立しないのです。

それは、全ての物理現象が1本の超ひもの振動で表され、その長さがプランク長lpで、最も周波数の高い振動がプランク時間tpに1回振動するものだからです。

ただし、物質波はヒッグス粒子により止められ円運動しているので、最短波長は半径プランク距離lpの円周2πlpとなります。超ひもの振動は光速度cで伝わるので、この最も重いプランク粒子は2πtpに1回振動します。
決して、πは中途半端な数字ではなくて、幾何学の基本となる重要な意味を持つ数字です。

そして、超ひもの振動自体を計算するには、新しい物理学が必要となります。それが、超ひも理論です。

最も重いプランク粒子が接し合い、ぎゅうぎゅう詰めになった状態が最も高い密度です。1辺がプランク距離の立方体(プランク体積)の中にプランク質量Mpがあるので、
最も高い密度=プランク質量Mp÷プランク体積=( 2.17647×10^-8) Kg÷(1.616229×10^-35m)3=(5.157468×10^96)㎏/m3
です。これをプランク密度と言います。なお、プランク粒子は半径プランク長lpの球体の表面の波です。波はお互いに排斥し合うことはありません。
しかし、プランク体積当たりの「立体Dブレーン」の振動には上限があります。物質としての振動は、プランク体積当たり1/tp[rad/s]です。ですから、プランク密度がものの密度の上限です。

※超ひも理論は「カラビ・ヤウ空間」を設定しています。
「カラビ・ヤウ空間」とは、「超対称性」を保ったまま、9次元の空間の内6次元の空間がコンパクト化したものです。

残った空間の3つの次元には、それぞれコンパクト化した2つの次元が付いています。つまり、どの方向を見ても無限に広がる1次元とプランク長にコンパクト化された2つ次元があり、ストロー状です。まっすぐに進んでも、ストローの内面に沿った「らせん」になります。
したがって、「カラビ・ヤウ空間」では、らせんが直線です。物質波はらせんを描いて進みます。しかし、ヒッグス粒子に止められ、らせんを圧縮した円運動をします。
コンパクト化した6次元での円運動を残った3次元から見ると、球体の表面になります。
したがって、プランク粒子は球体です。

太陽の30倍の質量の物質も、プランク密度まで小さくなります。ですから
ブラックホールの体積=太陽の30倍の質量÷プランク密度=(5.9673×10^31)㎏÷(5.157468×10^96)㎏/m3=(3.856737×10^-67)立米
です。この体積の球体の半径rを求めて見ましょう。球の体積V=(4/3)πr^3なので、
ブラックホールの半径r=[3]√{V×(3/4)π}= r=[3]√{(3.856737×10^-67)立米×(3/4)π}=(4.515548×10^-23)m
です。

この様に太陽の30倍の質量を持つ恒星がブラックホールになった場合、その重さは(5.9673×10^31)㎏で、その大きさは半径(4.515548×10^-23)mの球体です。

プランク時間tpとプランク距離lpは、従来の物理学が成立する最短の時間と距離です。これより短い時間や距離では、従来の物理学は成立しないのです。

それは、全ての物理現象が1本の超ひもの振動で表され、その長さがプランク長lpで、最も周波数の高い振動がプランク時間tpに1回振動するものだからです。

ただし、物質波はヒッグス粒子により止められ円運動しているので、最短波長は半径プランク距離lpの円周2πlpとなります。そして、超ひもの振動は光速度cで伝わるので、この最も重いプランク粒子(波長2πlpの最短の物質波)は2πtpに1回振動します。
決して、πは中途半端な数字ではなくて、幾何学の基本となる重要な意味を持つ数字です。

そして、超ひもの振動自体を計算するには、新しい考え方が必要となります。それが、超ひも理論です。これは、ニュートン力学→量子力学+相対性理論→超ひも理論と発展したもので、前者を否定するものではありません。


詳細は、下記のホームページを参照下さい。
http://catbirdtt.web.fc2.com/burakkuhorunosikumi.html

質問した人からのコメント

2019/6/14 12:42:36

ありがとうございます

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buj********さん

2019/6/1221:56:47

地球を使って、ブラックホールを作るとしたら。

【レシピ】
材料:地球

用意するもの:強い圧力

作り方:
①地球に強い圧力をかけます。
②分子が壊れても、さらに圧力をかけます。
③原子が壊れても、さらに圧力をかけます。
④原子核が壊れても、さらに圧力をかけます。
⑤地球が直径1.8cm以下になったら、出来上がり!
(この後、本体は直径0cmまで、圧縮かかります。 これを特異点といいます)

完成品:事象の地平面(光が抜け出せない黒い球体空間)
の直径:1.8cmのブラックホール、本体(特異点)の大きさは0cm。

注意)このような強い圧力が自然界でかけられるのは、太陽質量の30倍以上の恒星が寿命を迎えた時に、超新星爆発が起こって質量の2/3が吹っ飛んで、残った質量1/3(太陽質量の10倍)が、自分の重力で圧縮されます。

これにより、直径60kmの事象の地平面をもったブラックホールが完成します。

また、各銀河中心にあるブラックホールは巨大であり、人類史上初の写真でとらえたM87銀河のブラックホールは、直径400億kmの事象の地平面を持った、太陽質量65億倍もあります。

このような銀河級ブラックホールの生成過程は複数のブラックホールが合体してできた可能性がありますが、完全に解明されていません。
ブラックホールは質量によって、このようにサイズが決まります。

【特徴】
1. ブラックホールの周囲は強い重力で空間が曲がっているので、光が曲がって進み、背景がレンズのように歪みます。 これを重力レンズといいます。
事象の地平面より内側に入ると、光でさえも抜け出せません。

2. ブラックホールに近づくほど、重力が強くなり、時間の進み方が遅くなります。(アインシュタインの一般相対性理論より)

3. ブラックホールは蒸発します。 質量が大きいほど寿命が長いです。
太陽質量の10倍サイズだと、10の67乗年です。(ホーキング氏発見)

【最後に】
地球質量は無理ですが、ブラックホールを人工的に作る計画があります。
事象の地平面が素粒子サイズの質量5グラム程度のマイクロブラックホールなら、スイス-フランス国境の地下にある、「大型ハドロン衝突型加速器(LHC)」で人工的に作れる可能性があり、これによりダークマターや余剰次元の謎の解明ができるらしいです。

マイクロブラックホールは寿命がとても短く、生まれても悪影響はないと予想されています。 寿命は10の-23乗秒くらいです。

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qqq********さん

2019/6/1219:31:20

恒星の中で重力崩壊する名目で、それが量が多くなると大きくなると言ってブラックホールが言われてます。
量が増えて重力崩壊する接点を特異点と言って、これが恒星の中で出来て来るというのがモハヤ科学の常識になってます。
しかし私は恒星の中で、このような事が決して起こらない考えをしてます。
ブラックホールでは空間を引き込むので、それに光も引かれて抜け出せなくな
っている事になってます。
しかし私はこれは単に恒星が冷えて、それで光を表に出してないものを想像してます。
但し内部が未だ熱く残っていると、X線が透過して出ているかもしれません。
私はブラックホールがない考えです。

さて物質が多いほどブラックホールになる確率が増えるという事になってます。
物質量が増えるだけ、より大きなブラックホールになるのです。
より大きくといっても、大きいほど空間を引き込んで小さくなるのがこれですから、見かけは小さくなります。
もっとも光さえ抜け出せない空間の引き込みという事では、見えないので想像になります。
こういう事が元ですから、宇宙の全ての物質が集まっても巨大なブラックホールになるだけのイメージになります。
これでは余りにも巨大過ぎますから、即ち見かけはもう針の穴よりも小さいかもしれません。
これは最初に宇宙が空間毎広がった時は、無いような所から空間が現れた逆になるような想像になります。
こういうのが今の科学の宇宙観です。

しかし私はブラックホール自体が存在してない考えです。
そして全ての物質が集まっても、ブラックホールのように空間を引き込んで極小に縮む事もない事になります。

全ての物質が集まっても、原子の段階で全てを支えて、超密度になるだけです。
これ故この密度で全ての物質が行き場を失って、全てを跳ね返した宇宙観を私はしてます。

ところで重力と空間の引き込みの関係はGPSでカナービで使われてますが、これでは時間が人工衛星位置と、地上では時間が何億分の幾らくらいかズレます。
それで補正してます。
時間で位置が地上の重力の影響を受けていて、地図情報を補正するのは、地図は空間の位置と同じと見て、即ち時間の補正は空間の補正でもあります。

ブラックホールで引き込まれる空間は、時間にも繋がっていて遅くなるとして、光の速さでは時間が止まるとも言われてます。
ブラックホールから光が抜け出せないのは、時間が止まって出て来れないと言い換えてもいいかもしれません。

しかし光の速さで時間が止まるのか、現実に観測では光を何倍も超えているのが観測されてます。
この現象がある事は、時間が止まるという事はありえない事実です。
それで現実を正視すべきです。

今の科学では物質は決して光の速さを越さないけれど、空間なら幾らでも越しても構わないとして、空間が広がった宇宙に固守し続けてます。

しかし空間が広がったのはブラックホールの存在と比べると、恐ろしいほどの力が必要になります。
それは空間はブラックホールの影響で、引き込まれる現象があると言われてます。
これで比べると広がる空間は恐ろしいほどの力を必要にするのです。
それはブラックホールの引き込む力の何兆倍にもなるのかと想像されます。

私は宇宙で空間が膨張などしてない考えです。
こういう事で回答したものを載せてみます。
https://detail.chiebukuro.yahoo.co.jp/qa/question_detail/q122062342...

2019/6/1218:22:41

ブラックホールは
太陽の数十倍の質量の恒星が
寿命を迎えた際に起こる
大爆発「超新星爆発」によって

その恒星の中心部が
超新星爆発の超高圧力で、超高圧縮(爆縮)し
物理学的な限界を超えた高密度化をしてしまう事で
超異常天体(特異点)と成った時に
生まれると考えられています。

ただし、元になる天体の質量が
小さい場合には超新星爆発は起こらないので
そういった恒星は膨張した後に
収縮(一種の燃料切れで、しぼんでしまう)して
「矮星」という天体になり生涯を終えます。

ちなみに、私たちの頭上の太陽は
あと50億年ほどすると
この「矮星」になるサイズの
恒星と考えられています。

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tac********さん

2019/6/1218:08:06

単純に物質が超高密度になったと言うだけです。
地球でも角砂糖程度の大きさまで圧縮すればブラックホールに成ります。


ブラックホール
http://beatiful-universe.jp/BH.html

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