じじぃの「ミヤネ屋・星はどのようにしてブラックホールになるのか!マンガ・ホーキング入門」

Why this black hole photo is such a big deal

動画 YouTube
https://www.youtube.com/watch?v=pAoEHR4aW8I

Stephen Hawking

Forming a Black Hole in General Relativity

Black Holes

Department of History and Philosophy of Science University of Pittsburgh
https://www.pitt.edu/~jdnorton/teaching/HPS_0410/chapters/black_holes/index.html

情報ライブ ミヤネ屋

2019年4月16日 日本テレビ
【司会】宮根誠司林マオ 【ゲスト】パックン、本村健太郎(弁護士)、高岡達之 【解説】本間希樹(天文学者
●世界注目! ノーベル賞級の快挙! 話題の天文学者生出演
約100年前にアインシュタイン一般相対性理論ブラックホールの存在を予言した。

スティーブン・ホーキング博士は1974年に「ブラックホールはエネルギーを微量に放射しながら質量を減らしているためやがて無くなる」と予言した。

世界初「ブラックホール」の撮影に成功した研究者の一人である本間希樹教授がスタジオ生解説。
4月10日、世界6都市で同時に会見しブラックホールの撮影成功を発表。
地球から約5500万光年離れたおとめ座の銀河“M37”の撮影に成功した。
日本が海外で運用する望遠鏡が活躍し、データの解析や撮影対象となったブラックホールの研究に日本人研究者22人が大きく貢献した。
8つの電波望遠鏡で観測したデータの解析には本間教授らが開発した手法が採用された。
撮影されたのは、「メシエ87(M87)」呼ばれる銀河の中心にある巨大ブラックホールで、地球の直径の約300万倍の超巨大なものだという。
本間希樹、「私たちの住む銀河系(天の川)にも地球に似た星は数多く存在する。宇宙人は存在する。将来は宇宙人を探してみたい」
http://www.ytv.co.jp/miyaneya/

『マンガ ホーキング入門―天才物理学者の人生とその宇宙論

J・P・マッケヴイ、スカー・サラーティ/著、杉山直/訳 ブルーバックス 2005年発行

星はどのように潰れて白色矮星中性子星ブラックホールになるのか より

図(画像参照)は、ブラックホールの形成過程を3次元の図式にしたものである。縦方向上向きが、時間が経過していく方向を表す。
ここでは、光の経路が曲げられていく様子と、星の表面が(事象の地平線を経由して)特異点に至るまでどのように縮んでいくかが示されている。
星の表面から放射された光の経路が事象の地平線の形成前と形成後でどのように変わるかを理解することがとても重要となる。
事象の地平線が形成される直前には、光は重力によって強く曲げられているものの、星の表面からなんとか抜け出すことができている。
ほんの少し時間が経過して星が事象の地平線の内側に入ると、光は星の内部方向、後に中心に形成される特異点に向かって引き寄せされていく。
光がまだ抜け出せる時刻と、もはや抜け出せなくなってしまった時刻の間に、星の表面がちょうど事象の地平線の大きさになる瞬間が訪れる。その瞬間には、重力は光が抜け出すには強すぎ、また星の内部に引き寄せるほどには強くない。そのため、光は星の表面に巻き付いた状態になる。この状態が生じることこそ、事象の地平線の形成に他ならない。
もし誰かがブラックホールに飛びこんだとしたらどうなるのだろうか?
アインシュタインと相対論研究者のこの問いに対する解答は、サイエンスフィクションも顔負けするものだ。オッペンハイマーとスナイダーの解に基づけば、事象の地平線をくぐり抜けたものは必ず最終的には特異点へと落ち込んでいき、悲惨な最期を遂げることとなる。
彼は引っ張られて、そして絞られ続けてスパゲティのようになり、ブラックホールの真ん中に到達するころには、体は無限に長くなり、ぺちゃんこに潰されて厚みが0となる。
彼の体を構成する原子でさえ同じ運命をたどることになる!

ブラックホールの観測的証拠

スティーブン・ホーキングによれば、天の川銀河の中だけでも無数のブラックホールが存在しているそうである。
しかし、これまで知られている星が消えるのを天文学者が直接観測する日が幸運にやってくるまでは、間接的な方法によってしかブラックホールを探ることはできない。間接的な方法とは、片方が普通の星で、もう一方が目に見えない天体(つまりブラックホール)という特別な連星の運動を観測する、というものである。ジョン・ホイラーはこのような系を説明するのに、次のようなとてもおもしろい比喩を用いた。

マンガによる説明

ダンスパーティで黒いタキシードを着こんだ若い男性と、白いドレスの女性が互いの腕を絡ませてぐるぐると回りながら踊っているのを見たことがありませんか。もし会場の光が弱く落とされたとしたら、このとき見えるのは女性の方だけですよね。
そうです。女性が普通に輝いている星で、男性がブラックホールなのです。あなたには男性は見えませんが、女性がくるくると回って踊っている様子から、彼女がだれかに支えられて回っていることがわかるのです。