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ブラックホールと電磁波について
科学初心者ですが… こんな質問をして、すいません。 ブラックホールから、X線を含む電磁波が出ることが、よくわかりません。 光は、重力の影響を受けて、引きずり込まれますが、X線などの、電磁波は、重力の影響を受けないのでしょうか？ あるいは、ブラックホールの重力から、抜け出せる、物質があるのでしょうか？ 重複していたらすいません…。 あほなことばかり言ってすいません。
- kazuhiro15
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まずもとの質問者の疑問から: 恒星質量ブラックホールの降着円盤から発せられる X 線などのエネルギーは, 基本的に「ガスなどがブラックホールに落ちるときに解放される重力エネルギー」です. 例えば, 地球でも「高いところにある物体は, 低いところにある物体よりも位置エネルギーが大きい」と言ったりしますよね. これと同じで, ブラックホールでは重力が非常に強いのでガスなどの持つ位置エネルギー = 重力エネルギーが大きくなります. また, 放射するあたりでは落ちてくるガスの摩擦などもあって, 非常に高温 (Schwartzschild 半径の 3倍くらいのところで放射すると仮定するとおよそ 10^7K くらい) となります. そのため, X 線～γ線が放射のピークとなっています. もちろん Schwartzschild 半径の 3倍くらいのところからなら, 電磁波は余裕で逃げることができます. あ, 通常「ブラックホールの中」といったら「Schwartzschild 半径の中」とか「事象の地平線のあっち側」とかの意味です. X 線などは Schwartzschild 半径の (かなり) 外から出ており, 厳密には「ブラックホールの中」から出ているわけではありません. 面倒なので「ブラックホールから」と言っちゃったりしますが. でもって #6 の話. 「光のパルスが～」などと言っていますが, 相対論で考えるべきは「パルスのピーク位置の速度」ではなくて「パルスの立ち上がり位置の速度」です. そこには触れずに「電磁波の＊速度＊は光速を越えてもよいと考えられている」などと書いてありますよね. 「ピーク位置の速度」=「群速度」と「立ち上がり位置の速度」=「(普通の) 速度」とは別ものですから, きちんと区別する必要があると思います. ちなみに「質問者が誤解しないように記載されているとは到底思えない」と言われてますが, どこの部分でしょうか? 御指摘願います.
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- Tacosan
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あ～, keV ってのはエネルギーの単位 (の 1つ) です. 1個の電子が 1V の電位差で得られるエネルギーが 1eV で, その 1000倍が 1keV. 光子の持つエネルギーは, しばしば eV を単位として測られます. もちろんエネルギーと周波数と波長は相互に関係するので, エネルギーで書いたり周波数で書いたり波長で書いたりしますが.
お礼
どうもありがとうございます。 キロｅＶって読むんですねｗｗ。 知りませんでしたｗｗ。
- Tacosan
- ベストアンサー率23% (3656/15482)
いや, それは #5 でこっそり書いたことと関係してるはずです＞#11. つまり, 物理学的には「情報を『群速度』で送ることはできない」と考えればいいんです. 今考えているのは光パルス通信ですから, これに付随する情報は「パルスが立ち上がった」とか「パルスが立ち下がった」であるはずです. パルスの立ち上がり・立ち下がりはピーク位置とは関係ありませんから, 情報 (= 立ち上がり・立ち下がり) の伝送速度と群速度 (= ピーク位置の伝送速度) とは一般には違う値をとります. ただし, 実用上はこれで超光速通信となる可能性があります. つまり, 実際には「立ち上がりや立ち下がり」で検出できるわけじゃなく, 「光のレベルがある閾値を越えたかどうか」でしか判定できません. これはピーク位置にも依存するので, うまく作れば超光速となりえます. で, っと. 「降着円盤からの X 線」については, 理論的にはっきりしています. 特に, それなりにガスが降ってくる場合には, 重力エネルギーの半分が降着円盤をあたためたあと (その温度に従った黒体) 放射となり, 残り半分は降着円盤として回転するエネルギーになったあと最終的には事象の地平線のあっちへといきます. 中性子星の場合, 後者の半分は中性子星表面にぶつかって 2keV 程度の放射になるんだとか. と, 手元の本にはあります.
お礼
横レスすいません。なるほど…。調べた床…。 群速度とは、調べたところ、波の進行速度を示すのですね…。 ピーク位置とは、波の波長が、最大になるとき…。かな？よくわからないです…。あほなので…。（笑 う～ん…。情報ととは、振幅を含めた波動の波形の事を指すのかな？ 波形は…。群速度では伝わらないのか…。う～ん…。 よくわから茄子（笑 うん。降着円盤からのX線というのは…。多分あってるんだろう…。と思います。 重力エネルギーの半分…。ということは、X線のエネルギー値は、ブラックホールの重力に吸い込まれる前の物質の持つ位置エネルギーの半分ということなのでしょうね…。 ちなみに…。式の意味は…。わから茄子…。 ｋ＝定数？（笑 ｅ＝イプシロン？（笑 Ｖ＝速さ？ あほな私では、わからないですね～ｗｗ。（ぇ？ いろいろと、勉強になりましたｗｗ。（笑
意味が全く理解出来ていないだけなんだよ。 http://www.nikkei-bookdirect.com/science/topics/bn0603_2.html
お礼
あまり、やっかまないでください…。 僕もよくわかりません…。（ぇ？ まぁ、僕は、物理の基本がわからないので…。
- shiara
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元々の質問への回答ではないのですが、NECの記事はいただけません。「光の群速度は、真空状態における光の速度を上回る」と言っておきながら、「情報を光の速度より早く伝送することは不可能である」というのは矛盾しています。情報をデジタル化して、この実験のように光パルスとして送り出せば、光より速く情報を送ることができるのではないでしょうか？？？ 普通は、物質中を光が進むと、真空中での速さより遅くなります。それは、物質中の電子に光子が吸収され、再び放出される、という現象が起こるため、マクロ的には光の速度が遅くなったように観測されるためです。さて、そこで、次のようなことは考えられないでしょうか。もし、光子が吸収される前に、同じエネルギー運動量を持つ光子が電子から放出され、その後に、その電子に光子が吸収されるとしたら、マクロ的には、光子が光より速く進んだように観測される…。NECの実験がそうではない、という説明はありませんね。
お礼
情報とは、物質的な媒介を持って、初めてそういうのかもしれません。 ただ、僕が疑問に思うのは、これは、物理的分野での情報とは一線隠すものなのかもしれませんが、デジタルのことを考えると、パルス波も、一種の情報として、考えられるのではないか…。と思います。 パルス派を検出するものは、波が通っているかどうか…。で考えられると思います。 ということは、通っている、通っていないで、０と、１という情報が与えられるのではないか…。と思います。
こんな計算なら、天才的な＃７様なら簡単に解を出せるはずですよ。 （絶対にね） 残りは半径計算だけです。 おかしいじゃないですか？＾＾
お礼
あまり、挑発や野次はお控えください…。 計算ができるかどうか…。 それは、この質問には関係ありません…。 目の前にあるものだけが真実です。 自分ができないので…強調して。 『「計算ができるかどうかではなく、」本当は、光パルス波なのか、 あるいは、X線なのか…。それが、疑問です…。」 必ずしも、計算ができるということが、理屈的に秀でているということとは、結びつかないと思います。
計算したい方がいたら、導き出し方です。（算数で） 万有引力定数→ http://ja.wikipedia.org/wiki/%E4%B8%87%E6%9C%89%E5%BC%95%E5%8A%9B%E5%AE%9A%E6%95%B0 シュヴァルツシルト解→（↑） http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%B7%E3%83%A5%E3%83%B4%E3%82%A1%E3%83%AB%E3%83%84%E3%82%B7%E3%83%AB%E3%83%88%E5%8D%8A%E5%BE%84 宇宙速度↑ http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%AE%87%E5%AE%99%E9%80%9F%E5%BA%A6 こんだけのこと。（今までひまわりで教えてきた通りの基礎） 第一宇宙速度より、Vを導き出した。（注意、運動エネルギー） C＝√２GM/ｒ C＾２＝２GM/ｒ C＾２/２GM＝１/ｒ 後はがんばりましょう。
お礼
ありがとうございます…。 計算は嫌いなので…。遠慮させていただきます。
これはね、 根本的な言葉物理の間違いなんですよ。 http://www.geocities.jp/maeda_hashimoto/tor/tor_ch02pr03p07.htm これが出来て言える事。 悪いけど、天才のにおいがしないの。 ３倍と、１．５倍の計算てる？
お礼
ありがとうございます…。 まったく、さっぱりわかりません…。 天才のにおい…、って何だろ？ まぁ、天才だろうと、凡人だろうと、ここに答えてくださる方なら、 あたたくお迎えいたします…。
＞#4 のリンクについては＊あやしい＊ところがあります http://www.nec.co.jp/press/ja/0007/1901.html NEC北米研究所には、怪しいところは一切ありません。 ＃５は、全て記載されていますね。 ＃５の記載内容は、質問者様が誤解せぬよう記載しているとは到底思えませんね。 教育規範は常に持ち、決して失念なさらぬよう。 学者はこんな所で決してあさましい論議は決してしませんね。 あやしいのと、不可能の証明はまるで違います。
お礼
ありがとうございます。 今、記載のURLを見て思ったのですが…。 光パルスはというのは、物質でないもの…。 つまり、他を媒介とするものを…、たとえば、音波なら、空気を媒介として、伝わるものだと思われます…。 つまり、物質の速さが、早くなるわけではなく、光子を持たない、波が、伝播するスピードが光速以上になるのであって、それは、相対性理論に反するものではないと思います。 まぁ、ひょっとしたら、ブラックホールから検出されるX線波長の波も、波長は同じだけど、光子を持たないというものなのかもしれませんが、僕の知識では、よくわかりません；；
- Tacosan
- ベストアンサー率23% (3656/15482)
#4 のリンクについては＊あやしい＊ところがあります. まず最初のリンクですが, これは「異常分散」という現象を利用して「群速度」を光速より速くする, という現象です. ポイントは「群速度は速くなるけど情報の伝達速度は速くならない」という点にあります. 言い替えれば, 「うまいパルス信号を作ると, 真空中での＊ピーク位置＊の移動速度よりも速く＊ピーク位置＊を動かすことができる」ということです. 「ピーク位置」と言っているところが重要で, パルスの立ち上がりは光速より速くならないとか. これについては「魅惑の似非科学」というサイトの 2000年8月4日 の項目をどうぞ. 次に後者ですが, そもそも一般相対性理論では「離れたところの光速度」については言及していません. 局所慣性系でのみ「光速度一定」が成り立ち, 離れたところについては「(接続がうまくいけば) どうであろうが問題なし」という立場です. 従って, ＊遠くの物体＊が＊手元の光速度＊よりも速く運動することは, 一般相対性理論では禁止されていません. 禁止しているのは, ＊遠くの物体＊が＊そこでの光速度＊よりも速く運動することです. ついでにいうと, Schwartzschild 半径は「そこでの脱出速度が c」という距離です. 「脱出速度」ですから, 「ブラックホールから鉛直方向に逃げる」ということを意味します. 静止した & 磁場を持たない Schwartzschild ブラックホールの場合, 「接近しつつ逃げられる」限界は Schwartzschild 半径の 1.5倍であることが知られています. つまり, Schwartzschild 半径の 1.5倍のところからブラックホールに水平に光を発した場合, その光はず～っとブラックホールをまわり続けることになります. 「v = c 以下で向心力と遠心力がつりあう半径」は, この「Schwartzschild 半径の 1.5倍」ということです. もちろん, 静止していない (回転している) Karr ブラックホールとか, 磁場を持つブラックホールだと話は別になります. 例えば, Karr ブラックホールでは「無限赤方偏移面」と「Schwartzschild 半径」が別になるんじゃなかったかなぁ.
お礼
ありがとうございます…。 詳しいことはわかりませんｗｗ。（笑 脱帽ですねｗｗ。 テキトーにNo４に、回答してしまったけど…。 テキトーすぎた…。 ぜんぜん…。参考にしてないことに気づいた…。（苦笑 いやぁ～。なかなか…。難しいですね…。無学な私にはｗｗ。
＞ブラックホールの重力から、抜け出せる、物質があるのでしょうか？ ブラックホールの重力を利用して 宇宙船で全速力で突っ込み準光速の周回軌道に乗せる事が出来れば、 後は宇宙船のVを増速させれば理論的には脱出が可能と推定しています。（宇宙船は常に無重量状態である。） つまり、宇宙船は脱出不可能ではない。 固定概念に捉われてはいけないのです。 この観点から、シュヴァルツシルト半径に及ばない力は外へ出られる。 （但し、光速の向心力に反する遠心力を得る事は理論的に不可能） V＝C以下で向心力と遠心力が釣り合う半径が限度。（含む、電磁波） ちなみに、 電波は光速を超えても理論には反しないそうです。 http://techon.nikkeibp.co.jp/semicon/kiji/seizou/2000/m00072103.html ここでは光速の６倍となっています。 http://www.isas.jaxa.jp/ISASnews/No.221/tokushuu-07.html ならば、シュヴァルツシルト半径からでも脱出可能かもです。 ＞ブラックホールの重力から、抜け出せる、物質があるのでしょうか？ 現にジェットが外へ出ているのが確認出来るのですから、 あるのではないでしょうか？
お礼
返答ありがとうございます。 No5さんの回答を参考にして考えてみたいと思います。 光は、地球上では、１Gの、重力の影響を受けていると仮定すれば…。 真空管の中は、慣性の法則により、無重力空間だと思います。 そこでの、光の速さは、宇宙上より、速いものと思われます…。 宇宙…。銀河系の年齢を図ると、予想値より、早く進化しており、その時間は、ダークマターと呼ばれる、目に見えない物質によって、左右されているからだと思われます…。 あほなもので…。どのぐらいの速度だとか、その、比率とかはわかりませんが、まぁ、普通に考えれば…。 粒子的性質を持つ、波…。光波以下の波長の波…。を、何も物質のないところで、放射すれば…。真空中はあたるものが少ないので、そのスピードは、上がる…。と考えました…。 まぁ、何が、本当かは、実際にやってみないとわからないですけどねｗｗ。（ぇ？
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お礼
ありがとうございます…。 よくわかんないですが…。勉強になりました。 まぁ、確かに、半径の三倍以上のところなら、余裕に逃げれますね…。 ただ、一つ疑問なのは、検出されるX線が、ブラックホールからのパルス波か、ブラックホール外からの、降着円盤を生成される過程で出来上がるものなのか…。わからない点です…。 まぁ、僕は、馬鹿なので、わかりませんが、多分、物理の最先端では、その答えも出ているのでしょう…。