重力の谷について・・・

質問

銀河系の話になると思うんですが、星々で形成されている？重力の谷の形成される理由と果たす役割について教えてもらいたいのですが。お願いします

回答No.3

mmky

参考になるかどうかわかりませんが、

銀河にしろ惑星にしろ個性がありますね。銀河もいいろいろな型がありますし、方向も違います。同じ銀河の中でも惑星、恒星の向きも違いますね。
それぞれが、個性といえる時空間を持っていますね。重力場もそうですね。
このような個性の違ったものの境界で重力場の谷と呼ばれるものが発生する
可能性がありますね。これは、塀や堀のようなもので、ここからは私の領域ということですね。谷と呼ばれるものは、質量がなくても存在できます、それは時間軸が違うということでも出来るからです。時間も相対的ですから各銀河や星の持つ時間領域が違うということも考えに入れる必要があります。
時間軸も空間軸と同じように扱えますので、時間軸が違うというだけで空間
的なひずみができると考えられますね。
ということで、家の周りの塀やお城の周りの堀と同じ概念が適用出来るのではないかと思います。
参考にならないかな？
はずれもはずれだとごめん。

回答No.2

aster

「重力の谷」とは何かよく分からないのですが、重力ポテンシャルの造る谷でしょうか。

重力ポテンシャルは、仮に星などの物質がない三次元の空間では、比喩的に空間を二次元で表すと、重力の原因になる物質がないので、全体に一様な平面になります。

この空間に星があると、星のあるところで、先の平面に、丁度、星の質量に応じて「深さ」と「広さ」のある「窪み」ができます。星が何かの理由で、一列に並んでいると、窪みが一列に並んでいることになり、滑らかとは言えませんが、一種の谷みたいな感じになります。

こういうもののことでしょうか？

光は、真空中では、光速で進み、光速がもっとも速い速度です。重力のない空間、つまり、最初の一様な平面の上を光が進むと、まっすぐに進みます。しかし、星が一つあると、この星の重力に引っ張られて、光は、見かけ上、まっすぐではなく、星に寄った、曲がった経路を進みます。

実は、これは「曲がった経路」ではなく、重力がある場合の空間における、「直線経路」なのです。「直線」というのは、ある点とある点を結び、もっとも短い距離の経路を言うので、空間が曲がっていると、見かけ上、直線は曲がった経路のように見えるのです。

重力の谷が、上で述べたような意味である場合、光が進んでいて、前方に重力の谷があると、重力の谷に引き寄せられ、谷へと、落ち込むような経路を進みます。

どんな深い重力の谷でも、ある例外を除いて、光は、谷に向けて、少し落ち込むだけで、そのまま進行して行きます。

例外というのは、星の窪みが、あるいは重力の谷が、比喩的に、深さが無限になっている場合です。この場合は、星のある位置は、「ブラックホール」になっています。重力の谷は、「ブラックホールの谷」ということになります。

こういうものがあるかどうか分かりませんが、光は、そこへ進んでいくと、谷に落ち込んで、そのまま出てこられなくなります。こういう重力の谷があると、光は、そこより先に進めません。

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重力の谷というのを、光と関係させず、「ポテンシャル束縛」というものと関係させて考えると、これはどういうことかといいますと、例えば、地球の表面は、地球という質量のある天体があるので、重力的にくぼんでいるので、地球の表面から脱出しようとすると、ポテンシャル・エネルギーの底から出なければなりません。

重力の谷とは、ある領域に、谷のような形で、重力の大きい場所がある場合、この谷に入りこんだ物質は、谷から出ようとすると、脱出エネルギーが必要になります。

地球は太陽のまわりを公転していますが、公転軌道からずれることはありません。勿論、非常に大きなエネルギーが地球に外から加わるとずれることがあります。しかし、普通に運動している限り、公転軌道からはずれません。

これは比喩的に言えば、公転軌道に沿って、重力の谷があるのだとも言えます。地球は、この谷の底を、転がって進んでいるので、谷から出るには、エネルギーがいるので、普通に運動していると、決して谷から出ることはなく、公転軌道を、決まった速度で、コンスタントに回っているということになります。

銀河系のなかでも、太陽などは、銀河系の中心の周りを，公転運動していると考えられます。この場合も、太陽は、銀河系の重力が造る、重力の谷の底を動いているのだということになります。

もし、谷を超えるようなエネルギーを太陽が得ると、太陽は銀河系から飛び出して、アンドロメダ星雲とか、その他、どこか分からない世界へと、飛び出して行くことになります。

こういう意味の「重力の谷」なら、それは、星や色々な物質が造る、重力ポテンシャルの窪みで、この「窪み」……公転運動している天体にとっては、「谷」にも見える窪みに、太陽などの天体が捉えられているので、銀河系などは、中心の周りを、星が何億年という時間をかけて回転運動しているということになります。

重力の谷がないと、銀河系は、束縛する谷がないので、星や色々な物質が、ばらばらに飛び散ってしまうことになります。

そういう話ではなく、「重力レンズ」などと関係した別のことだと言うことでしたら、補足してください。

回答No.1

134

マックスウェルの電磁気学より、光速は一定で進むことが知られています。
が、重力の谷にとらわれた観測者は、長さや時間の標準を自分なりにしか持てないまま、光のよる情報を観測することになります。

　このとき、自分自身が自由落下していることを自覚しないままに光の軌道を見るので、光は曲がって進むと観測してしまいます。（よく「自由落下するエレベータにいる観測者が、小窓に入る光の観測をすることで、光の軌道がゆがむ…と表現されます）

　これが重力の谷を形成する理由となります…

そして、その結果、月などの遮蔽物で本来観測できない恒星を望遠鏡でとらえたり、ブラックホールが観測されたり…というデータが得られたりしています。