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そんなにスゴいの?!ブラックホール観測の凄さ

blackhole

ブラックホールの観測に史上初めて成功したというニュースを見て1週間ほどのあいだコーフンしてます。

昔から宇宙に魅力を感じて、大学進学時には物理学科を選択したほど宇宙好き。

物理学科への進学は、高校生なりに”宇宙の謎を解くのは物理学だ”と考えての選択だった(本当は”テクノロジーの基礎は物理学だから就職のときにつぶしが効くだろう”という不純な動機の方が強かったけど。しかもその選択は間違えていたし)。

 

ところでブラックホールという言葉自体はわりと一般的に使われるものなので、それほど専門的な用語ではないイメージもあると思う。

だからこのニュースを見た人は

「え?!ブラックホールって今頃はじめて観測されたの?」

って思うかもしれない。

実際、ブラックホールは理論的に存在が予言されていただけで、その正体は摩訶不思議で謎だらけ。

その理屈は全く常識外れで、科学よりも超常現象が好きな自分にとって魅力溢れるミステリーだった。

 

自分自身が大学生だった20年前には、宇宙空間で異常な速度で流れるガスが観測されたというニュースが流れたことがあった。その異常な速度は、近くにブラックホールが存在している可能性を示唆しているというもので、ブラックホールが観測されたということには遠く及んでいなかった。

 

つまりブラックホールは理論的に存在することが予言されていたけど、この世に存在している姿を誰ひとり見たことがないという星だった。

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重力を持つ物体には例外なく万有引力の法則が働いていて、地球上でも地球の中心に向かって重力が働いている。

月は重量が地球よりも軽く、重力は地球の1/6程度だから、月へ行って人間がジャンプすれば高く飛ぶことができる。

ブラックホールはその逆で、重い星の強い引力であらゆるモノを引き寄せて更に重くなり、重くなり過ぎて自分の重さに耐えきれなくなり自分自身を壊し崩壊をはじめる。

あらゆるものを引き寄せては重量が大きくなり続けるから、更に周囲のものを引き寄せて、更に重くなり、重くなるから更に潰れて・・・

このように歯止めが効かなくなって重くなり続けた結果、角砂糖程度の大きさで地球と同程度の重さを持つ状態になると晴れて「ブラックホール」となるらしい。

このブラックホールに吸い込まれたら最後。この世のものは絶対に出てくることはできない。

 

星の外へ脱出するためには、その星の重力に逆らって地表から”一定速度以上”で飛ぶ必要がある。宇宙ロケット発射のシーンが大迫力なのは、この”一定速度以上”で飛ぶために必要とされているエネルギーが大きいからである。そうでないと、生身の身体でジャンプしたときと同じように、勢いよく発射したロケットは重力に負けて再び地表に落ちてくることになる。

そして当然星が重くなるにつれて重力は大きくなるから、星から脱出するために必要な速度というのは大きくなってくる。

ところでこの世で最も速いものは「光」であり、光の速さよりも速い速度で走れる物体というものはこの世には存在しない。

ブラックホールは、この「星から脱出するために必要な速度」が光の速度を超えてしまっている。

つまり、一度ブラックホールに吸い込まれたら、外へ脱出できるものがこの世に存在しないというのは精神論ではなく原理。恐ろしい。なんだかわからないけどスケールが想像を遥かに超えていてカッコいい。

 

人間の目でモノが見えるというのは、光がモノに当たり、そこで反射した光が人間の目に入ってくるからである。

ブラックホールの場合は光を当てても引き込まれてしまい、反射して返ってくることはない。

だからその実体を目で見ることは原理的にできない。

それは暗すぎて見えないとか、小さすぎて見えなにくいとか、そんな曖昧なものではなく

「原理的に見ることができない」

 

光も重力に引き込まれるのでブラックホールは周辺の光をも引き込んで、周囲から見るとブラックホールの周辺(乱暴に言ってしまうと、ブラックホールの半径の5倍くらいの範囲らしい)は光の無い暗黒の世界が出来上がる。

 

今回のM87という銀河の中心に位置するブラックホールの観測は、ブラックホールを中心としてその周囲にできた暗黒領域を捉えることができたということらしい。

 

距離にして5500万光年の距離にある銀河の中心にあるブラックホールの重さは太陽の65億倍だという(どのように測定したのかはボク自身がわかってません)。

 

ちなみにブラックホールの存在を予言したもので一番有名な論文はアインシュタインの一般相対性理論。

ブラックホールと相対性理論の難解な本質はまるで理解していないけど、そのスケールの大きさと不気味さに惹かれて文献やVTRを漁っていた時期もある。

そこで知った衝撃的すぎる理論は以下。

 

仮にあなたがブラックホールに近づくと、ブラックホールにグイグイと吸い込まれていく。すると次第に速度が増していき、最終的には光の速度に達する。

そして光の速度に到達したとき、空間と時間が逆転する

 

というものだった。

 

どのようなことかと言うと、地球上で過ごしている我々は空間の中を自由に行き来することは出来るけど、時間の中を行ったり来たりすることは出来ない。

つまり時間は現在→未来という一方向にしか進めないし、自分の時計の速さをコントロールする事もできない。言い換えると一定の速さで一方向にしか進めない。

 

ところが、ブラックホールに引き込まれて光の速度に達すると、空間的には光の速度でブラックホールへ向かう方向へしか進むことができなくなる。そのかわりに、時間の中を行ったり来たりすることは自由にできるようになると。

 

そして最終的にブラックホールの中心へ到達したとき、そこは「特異点」という”大きさを持たない点”があり、そこへ到達すると消滅するという。

消滅したあとどうなるのか、跡形もなく消えてしまうのか、ホワイトホールという別の穴から出てきて別の世界へつながるのかは謎。相対性理論でもそこを詳しく説明しておらず、正しいことが認められている理論は今のところ存在しない。

 

どちらかと言うと、この「特異点」という不思議な”点”に関しては、その存在を理論的に予言しているのではなく、存在しているという事にしないとつじつまが合わなくなるという、言わば苦し紛れに近いものでアインシュタイン自身も特異点の存在については納得していなかったという。

 

ところで、アインシュタインはノーベル賞を受賞しているし、アインシュタインと言えば「(一般)相対性理論」だから、アインシュタインは一般相対性理論でノーベル賞を受賞したと考えてる人も多いかもしれない。

でも実際にはアインシュタインがノーベル賞を受賞したのは「光量子論」という光電効果を証明した別の論文で、実は相対性理論ではノーベル賞を受賞できなかった。

理由は単純。

アインシュタインが論文を発表したとき、その内容を理解できた科学者が居なかったからだとされている。

アインシュタインは相対性理論でノーベル賞を受賞することが出来なかったのではなく、当時の最先端の科学者たちが与えることが出来なかった。

今回のブラックホールの観測は、発表当時に誰も理解できなかった論文の中で予言されたブラックホールの存在が、100年の時を経てようやく証明されたということである。

 

そしてそのブラックホールの中身を知っている人はまだ誰もいない。

うーん・・・やっぱり理屈抜きでゾクゾクしてくる・・・

 

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