『巨大ブラックホールの謎』2

<『巨大ブラックホールの謎』2>
図書館に予約していた『巨大ブラックホールの謎』という本を、待つこと1ヵ月ほどでゲットしたのです。

昨今の報道によれば、世界中の望遠鏡が組んでブラックホールの画像を捉えたようで、謎はかなり狭まったようですね♪
なお、著者は国際研究チームの日本側のチームリーダーを務めたとのことです。


【巨大ブラックホールの謎】


本間希樹著、講談社、2017年刊

<「BOOK」データベース>より
 200年以上前にその存在が予言されながら、いまだ多くの謎に包まれており、厳密にはその存在すら確認されていない。一般相対性理論による理論的裏付けから1世紀、「ブラックホール」という命名から半世紀、人類はついに「黒い穴」を直接見る力を手に入れようとしている。最新望遠鏡が解き明かす、巨大ブラックホールの謎を第一人者が解説する。
【目次】
第1章 ブラックホールとは何か?/第2章 銀河の中心に潜む巨大な穴/第3章 200年前の驚くべき予言/第4章 巨大ブラックホール発見前夜/第5章 新しい目で宇宙を見るー電波天文学の誕生/第6章 ブラックホールの三種の神器/第7章 宇宙は巨大ブラックホールの動物園/第8章 巨大ブラックホールを探せ!/第9章 進む理解と深まる謎/第10章 いよいよ見える巨大ブラックホール

<読む前の大使寸評>
昨今の報道によれば、世界中の望遠鏡が組んでブラックホールの画像を捉えたようで、謎はかなり狭まったようですね♪
なお、著者は国際研究チームの日本側のチームリーダーを務めたとのことです。

<図書館予約:(5/18予約、6/22受取)>

rakuten巨大ブラックホールの謎


ブラックホールを語る際に“事象の地平線”という言葉が出て来るのが興味深いので、見てみましょう。
p80~
■シュバルツシルト解の発見
 さて、いよいよ一般相対性理論に基づくブラックホールの登場です。一般相対性理論の枠組みで初めてブラックホールを数学的に導き出したのは、ドイツの科学者カール・シュバルツシルトです。シュバルツシルトは、アインシュタインの相対性理論が発表されるとすぐ、アインシュタイン方程式を解いてその解を求めようといました。その結果として1916年に発表されたものが、「シュバルツシルト解」といわれるアインシュタイン方程式の厳密解です。

 厳密解とは、近似をまったく用いずに、時空の様子を完璧に記述できる数式といえばわかりやすいでしょうか。相対性理論発表の直後のことですから、本当に「すぐに」この解にたどり着いたことになります。

 シュバルツシルト解は、質点(質量を持った点)の周りの、真空な時空の歪みを記述します。質点が一つだけ存在する場合、そこを中心にして時空の歪み方は質点からの距離のみに依存して決まります。このような構造は「球対象」と呼ばれます。たとえば、サッカーボールなど、球状のボールを考えると、その表面上の点はどこを取っても中心から同じ距離になりますから「球対象」です。ここから先は、球対称のシュバルツシルト・ブラックホールを考えていきます。

 さて、シュバルツシルト解を見ると、その時空構造は驚くべき性質を持っていることがわかります。中心天体に近づくと時空の歪みがきわめて大きくなり、その結果として、ある半径よりも内側からは光が脱出できないことが導かれるのです。この半径こそがシュバルツシルト半径と呼ばれるもので、ブラックホールの大きさを決める重要な物理量です。この半径内からは光も何も出てこないので、シュバルツシルト半径の外側の領域は、その内側からなんの影響も受けることはありません。

 この半径を境にしてまったく因果関係がなくなるので、シュバルツシルト半径のことを、「事象の地平線」とも呼びます。日常生活でも地平線の向こう側は見えないように、シュバルツシルト半径の「向こう側」の世界は、絶対にみることができないのです。

 シュバルツシルト解の導出は、アインシュタイン方程式をきっちり解かなければいけないので計算は面倒ですが、そこから得られるシュバルツシルト半径は非常にシンプルに、以下のように書けます。
 Rs=2GM/C2

 数式の得意な方はもうお気づきかと思いますが、この式は、ミッチェルがニュートン力学を用いて導き出したブラックホールの半径とまったく同じものです。

■シュバルツシルトの不運
 シュバルツシルト解を発見した、シュバルツシルトの人物像にも少しだけ光を当てましょう。シュバルツシルトはポツダム天文台の台長を務めていた天文物理学者でした。彼がシュバルツシルト解を発見したのは1915年で、第一次大戦中のことになります。じつはこのとき彼は従軍中で、ロシア戦線にいました。従軍の傍らでも研究を続け、そこでシュバルツシルト解を見つけ、その成果をアインシュタインに書き送ったのです。

 この厳密解の発見には、一般相対性理論を打ち立てたアインシュタイン自身も驚いたようです。というのもアインシュタイン方程式はたいへん複雑な方程式なので、アインシュタイン自身も当初は厳密解が見つかるとは思っていなかったのです。

 シュバルツシルトがアインシュタインに解の発見を知らせる手紙を書いたのは1915年12月のことでした。ところがたいへん残念なことに、シュバルツシルトは従軍中にかかった病気のため、論文が発表された1916年に42歳という若さで亡くなってしまいます。ブラックホールの存在を相対性理論に基いて示しながらも、彼はその後のブラックホール天文学の進展を見ることはできませんでした。


『巨大ブラックホールの謎』1

ブログ気持玉

クリックして気持ちを伝えよう!

ログインしてクリックすれば、自分のブログへのリンクが付きます。

→ログインへ

なるほど(納得、参考になった、ヘー)
驚いた
面白い
ナイス
ガッツ(がんばれ!)
かわいい

気持玉数 : 0

この記事へのコメント

この記事へのトラックバック