ブラックホールに落ちたらどうなるのか？ -

ブラックホールは、人類が知る最も神秘的な天体現象の一つである。物理的に暗闇に包まれているだけでなく、その生成には科学では部分的に答えられない多くの疑問が残っている。しかし、ブラックホールは宇宙の物理法則と共存しており、いくつかの答えは確実に手の届くところにある。

ブラックホールとはなんだろう？ブラックホールの存在に関する科学はどのようなものだろう？ブラックホールに落ちたらどうなるのだろうか？ギャラリーをクリックして、これらの答えを見つけよう！

画像: NASA/CXC/M.Weiss

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ブラックホールとは何か？ -

ブラックホールは、重力が非常に強いため、光さえもそこから逃れることができない宇宙の領域である。ブラックホールは太陽の数百倍の大きさになることもあり、目に見えない。

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どのように生成されるのか？ -

ブラックホールは、巨大な星が核燃料を使い果たし、自らの重力で崩壊したときに形成される。この崩壊により、中心核は、事象の地平線に囲まれた特異点と呼ばれる無限に密度の高い点に圧縮される。

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事象の地平線 -

事象の地平線はブラックホールの周囲の境界であり、その境界を越えると何も戻ることが出来ない。物体がこの境界を越えると、必然的に特異点に引き寄せられ、ブラックホールの重力から逃れることが出来なくなるのだ。

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特異点 -

ブラックホールの中心には特異点、つまり私たちが知っている物理法則が崩れる無限の密度の点がある。特異点とは、星の質量が無限に小さな空間に圧縮されている場所である。

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種類 -

ブラックホールにはいくつかの種類があり、その中には、崩壊する恒星から形成される恒星ブラックホールや、銀河の中心で見つかる超大質量ブラックホールも含まれる。

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超大質量ブラックホール -

超大質量ブラックホールは太陽の何百万倍から何十億倍もの質量があり、天の川銀河を含む銀河の中心に存在する。多くの科学者がまだその形成について議論し、研究しているが、それらは銀河の進化において非常に重要な要素である。

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恒星ブラックホール -

恒星ブラックホールは、巨大な恒星の残骸から形成される。このような恒星は核燃料を使い果たすと超新星爆発を起こし、その中心核が十分に重い場合はブラックホールに崩壊することがある。

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中間質量ブラックホール -

中間質量ブラックホールは、より小さなブラックホールの合体、または巨大な星団の崩壊によって形成されると考えられている。大きさ的には、恒星ブラックホールと超大質量ブラックホールの中間である。

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クエーサー -

クエーサーは、若い銀河の中心にある超大質量ブラックホールによってエネルギーを得ている、非常に明るく遠方にある天体である。この強力な放射線は、ブラックホールに落ち込む際に膨大な量のエネルギーを放出する物質の蓄積によって生じる。

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ホーキング放射 -

理論物理学者スティーブン・ホーキングによれば、ブラックホールは放射線を放出し、ブラックホールから小さなエネルギー粒子を放出することができる。ホーキング放射線として知られるこのプロセスは、非常に長い時間スケールでブラックホールを最終的に蒸発させる可能性がある。

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降着円盤 -

物質がブラックホールに落ち込むと、降着円盤が形成され、内側に螺旋状に落ち込むにつれて熱くなり、X線やその他の放射線を放出する。この物質は、塵の粒子または光自体で構成されている場合もある。

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空間の構想 -

無限の宇宙は一枚の布に過ぎず、それぞれの天体（恒星、惑星、ブラックホール）はその上に置かれたビー玉だと想像しよう。他の天体と比べると、ブラックホールは遥かに重く、その存在によって宇宙の構造そのものが歪んでしまう。

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情報パラドックス -

ブラックホールの情報バラドックスに関しては、ブラックホールに落ちた情報は永久に失われるか、それとも何らかの形で保存されるのかという疑問を投げかける。これは、これらの天体の内部に何があるのかを私たちがまだ完全に把握していないため、物理学の理解に疑問を投げかける。

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ブラックホールの影 -

2019年、イベント・ホライズン・テレコープ（EHT)は、史上初めてブラックホールの影の画像を撮影し、ブラックホールの存在を直接視覚的に証明した。この写真はメシエ87銀河の中心にあるブラックホールのもので、天体物理学における画期的な進歩として称賛されている。

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ジェット排気ガス -

いくつかのブラックホールは、その極から強力な粒子と放射線をジェット噴射する。これらのジェットは数千光年まで広がることもあり、ブラックホールの自転と磁場によって駆動されていると考えられている。

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シュミレーション -

今年初め、NASAは太陽の430万倍の質量を持つ超大質量ブラックホールに落ちた時の様子をシュミレーションした。これは現在天の川銀河の中心にあるブラックホールに相当する。

画像: NASA's Goddard Space Flight Center/J. Schnittman and B. Powell

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強力なコンピューター -

一般的なノートパソコンでこのシュミレーションを制作するには数十年かかるが、NASAゴダード宇宙飛行センターのディスカバースーパーコンピューターは、処理能力のわずか0.3%しか使用せず、5日間でこの偉業を成し遂げた。では、ブラックホールに落ちたらどうなるのだろうか？

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ブラックホールに近づく -

ブラックホールに近づくと、重力が著しく増大するのを感じるだろう。ブラックホールの巨大な重力は、時間と空間の認識を歪め始め、周囲の環境をどんどん奇妙で非現実的なものにする。

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気温上昇 -

ブラックホールの降着円盤は、渦巻状に落ち込む物質で構成されており、非常に高温である。ブラックホールに近づくにつれて、強い放射線にさらされ、引き寄せられるにつれて致命的な温度まで加熱される可能性がある。

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スパゲッティ化 -

十分に近づくと、重力の差（潮汐力として知られる）が極端になる。足にかかる呪力は頭にかかる重力よりも遥かに強くなり、スパゲッティ化と呼ばれるプロセスで体が細長い形に引き伸ばされる。

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外からの時間 -

強力な重力場により、時間の遅れが顕著になる。外部の観察者にとっては、ブラックホールに落ちていくにつれて速度が遅くなり、最終的には事象の地平線の端でそれを越えることなく凍結するように見える。

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内側から見る時間 -

落下中、時間は通常通り続いているように見えるが、外側の宇宙が劇的に加速しているのを観察することになる。宇宙の将来の歴史全体が、一見すると短い時間で展開される可能性がある。

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復帰不能点 -

あなたの視点から見ると、事象の地平線を通過しても直ぐには変化は見られない。しかし、一度通過したら後戻りできず、必然的に特異点に引き寄せられる。この時点では、ブラックホールの周りの降着円盤から発せられる薄れゆく光以外は何も見えない。

画像: NASA's Goddard Space Flight Center/J. Schnittman and B. Powell

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外部とのコミュニケーション -

信号がブラックホールの重力から逃れられなくなるため、外界との通信は途絶える。メッセージを送り返そうとする試みは全て失敗し、宇宙の他の部分から孤立した状態になる。

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放射線被曝 -

落下により、ブラックホールに引き込まれる降着円盤やその他の物質方の放射線レベルが上昇する。この放射線は、物理的に特異点に到達するずっと前から致命的となる可能性がある。

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特異点に近づく -

事象の地平線を越えた後、あなたはブラックホールの中心にある特異点に向かって落下し続けるだろう。重力はさらに増加し、あなたの体はより激しく圧縮され、引き伸ばされる。

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理論上の終点 -

特異点の近くでは、私たちが知っている物理法則は機能しなくなる。ブラックホールの中心にどのような条件があるか正確には誰も知らないが、一般相対性理論によれば、密度は無限大で体積はゼロになると予測されている。

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理論的な量子効果 -

いくつかの理論では、特異点付近の量子効果によって、この地点に到達したあらゆるものを蒸発させる強力なエネルギーの「ファイアウォール」が形成される。しかし、これはまだ激しい議論の的となっており、推測の域を出ていない。

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科学探査 -

ブラックホールの研究は、物理学の限界と宇宙の本質を探る科学者の助けになる。ブラックホールの存在についてはまだ解明されていないことがたくさんあるが、新しい技術によって、この神秘的な力に対する理解が深まるだろう。

出典: (NASA) (Business Insider) (Space.com) (Encyclopedia Britannica) (National Geographic)

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