ブラックホールの弱点はないのでしょうか？

質問

ブラックホールの弱点はないのでしょうか？

全てを飲み込むとされているブラックホールについてなのですが、
ブラックホールで吸い込めないものはあるのでしょうか？またブラックホールに吸い込まれたものが
再び戻ってくるといったことは今までに１度もないのでしょうか？
また実際にブラックホールにはどのくらいの距離から吸い込まれてしまうのでしょうか？
宜しくお願い致します。

回答No.1

kagakusuki · ベストアンサー

>ブラックホールで吸い込めないものはあるのでしょうか？

　ブラックホールも離れた所から見ると、同じ質量（重さ）の普通の星と、重力の強さは同じです。
　ですから、ブラックホールに近づく軌道を採らない物体は吸い込まれる事はありません。

>ブラックホールに吸い込まれたものが
再び戻ってくるといったことは今までに１度もないのでしょうか？

　理論的には、ブラックホールに吸い込まれたものを吐き出す、ホワイトホールという時空の穴が存在すると言われる事もありますが、現実にはブラックホールと考えられる天体が多数見つかっているのに対して、ホワイトホールらしきものが発見された事はありませんし、ホワイトホールは実在しないとする説もあります。
　尚、もし、ホワイトホールが実在したとしても、ブラックホールに吸い込まれた宇宙船等がそのままの形で、ホワイトホールから出て来る訳では無く、宇宙船等を構成していた素粒子が、バラバラとなって出て来る可能性が高いと思います。

【参考URL】
　ホワイトホール - Wikipedia　　http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%9B%E3%83%AF%E3%82%A4%E3%83%88%E3%83%9B%E3%83%BC%E3%83%AB

　回転するブラックホールの周囲にある、エルゴ領域と呼ばれる領域であれば、入った後に出て来る事も可能と考えられています。
　尤も、厳密にはブラックホールに吸い込まれたとは言えませんし、普通サイズのブラックホールの場合は、エルゴ領域まで近づいた物体は、素粒子レベルまでバラバラにされてしまうと考えられています。

【参考URL】
　エルゴ球 - Wikipedia
　　http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%A8%E3%83%AB%E3%82%B4%E7%90%83

　ブラックホールから素粒子が出て来る様に見えるホーキング放射と呼ばれる現象が存在すると理論的には考えられています。
　これは厳密には、吸い込まれたものが出て来る訳では無く、ブラックホールのすぐ外で、ブラックホールの超強力な重力によって生み出された素粒子（の一部）が、ブラックホールから離れる方向に飛び出したものです。
　しかし、その素粒子を生み出すためのエネルギー源はブラックホールの質量であり、素粒子を生み出すために消費されたエネルギーの分、ブラックホールの質量は軽くなります。
　ブラックホールの質量は、ブラックホールに吸い込まれたものの質量が元になっていますから、エネルギー的に見ますと、ブラックホールに吸い込まれたものが出て来たと見做す事も出来るかも知れません。

【参考URL】
　ホーキング放射 - Wikipedia
　　http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%9B%E3%83%BC%E3%82%AD%E3%83%B3%E3%82%B0%E8%BC%BB%E5%B0%84

お礼

ご回答ありがとうございます
詳しく書いていただき、今回の疑問が晴れました＾＾いろいろリンク先も見てみたいと
思います。ありがとうございました。

回答No.6

kagakusuki

ANo.2様には申し訳ないのですが、例え、ブラックホールが出来てから投げ込んだ反物質が、ブラックホールの内部に落下した物質と反応する事があったとしても、反応によって消滅した物質と反物質の質量はエネルギーに変化します。
　そして、そのエネルギーは光速以上の速度にはなりませんから、ブラックホールの内部からは出て来る事はありません。
　物理学ではエネルギーと質量は同じものであり、エネルギーを持つものは質量を持つ事か確認されています。
　ですから、中身が物質と反物質である場合と、反応後のエネルギーである場合とを比べると、ブラックホールの質量は変化しないため、反物質を投げ込んでも、投げ込んだ反物質の質量の分だけブラックホールが大きくなるだけで、消滅はしません。

回答No.5

kagakusuki

回答番号:ANo.1です。

>実際にブラックホールにはどのくらいの距離から吸い込まれてしまうのでしょうか？

に関して回答する事を忘れて居りました。

　物体を上に向けて放り投げると、重力の働きで、高度が高くなるに従って、上昇速度が遅くなっていき、やがては速度が０になり、その後地面に落ちてきます。
　重力はその源(この場合は地球)から離れる程弱くなるため、放り投げられた物体の上昇速度は、地面の近くに物体がある間は早く減速し、上昇した高度が高くなるほど、同じ時間内に減速する度合いは小さくなります。
　そのため、物体を放り投げる速度を速くしていくと、上昇する高度が高くなるほど重力が弱くなり、減速する度合いもどんどん小さくなっていき、ついには高度無限大まで上昇しても、上昇速度が０にならなくなります。
　高度無限大まで上昇しても、上昇速度が０にならないと言う事は、つまりは永遠に落ちて来ないと言う事です。
　この永遠に落ちて来ない様になるために必要な最低速度の事を「脱出速度」と言い、その値は地球の場合では１秒間に約11.2km進む速さになります。
　重力はその源から離れる程弱くなるため、脱出速度もまた重の源から離れる程、遅くてもよい事になります。
　つまり、その高度における脱出速度未満の速度しか持たない物体は、重力源から離れる事が出来ないという事です。
　重力はその源の質量(重さの事)が重いほど強くなります。
　又、重力源の質量が同じでも、重力源に近いほど、重力は強くなります。
　従って、重さの割に半径が小さい星ほど、その表面における重力は強く、脱出速度は速くなります。
　重力が極端に強いために、脱出速度が光の速度より大きくなる場合、その天体からは光が出て来なくなります。
　アインシュタインの相対性理論によると、物体は光より速く動く事は出来ませんし、情報が光より早く伝達されることもありません。
　つまり、その様な天体に「脱出速度が光の速度に等しくなる距離」より近づくと、光を含む何物であっても、２度と戻っては来れなくなります。
　光さえ戻って来ないのですから、その天体を照明で照らしたり、レーダー電波を当てても、何も見えませんし、その他のいかなる手段を使っても、「脱出速度が光の速度に等しくなる距離」より内側の様子を知る事は出来ません。
　この様に光すら脱出する事が出来ない天体が存在する可能性が示された当初には、光が出て来なくなり事により、真っ黒に見えるであろうと考えられていたため、この様な脱出速度が光の速度に達した天体は、「ブラックホール」と呼ばれる様になりました。
　そして「脱出速度が光の速度に等しくなる距離」の事を、「シュヴァルツシルト半径」と呼びます。
　シュヴァルツシルト半径ＲSの値は、以下の公式によって求める事が出来ます。

ＲS＝２×Ｇ×Ｍ÷ｃ^２

　Ｇ:万有引力定数(=6.67428(67)×10^-11[N・m^2・kg^-2])
ｃ:光速(=299792458[m/s])
Ｍ:ブラックホールの質量[kg]

【参考URL】
　シュヴァルツシルト半径 -　Wikipedia
　　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

　シュヴァルツシルト半径において脱出速度は光速になりますが、ブラックホール周囲の空間が歪んでいるため、シュヴァルツシルト半径の1.5倍の距離にまで近づいた光は、シュヴァルツシルト半径以内の領域（ブラックホールの内側）に向かう方向に、進路を曲げられてしまうため、実際にはシュヴァルツシルト半径の1.5倍以内に近づいた光は全てブラックホールに吸い込まれる事になります。
　このシュヴァルツシルト半径の1.5倍の距離の事を「光子半径」と呼びます。

　又、ガス等の物質がブラックホールに落ちていく際には、物質はブラックホールの周囲を回りながら落ちて行きますが、ガスの量が多い場合、ブラックホールの周囲には、ガスで出来た円盤が形成されます。
　この円盤の事を降着円盤と言います。
　降着円盤を構成するガスは、ガス同士の摩擦によってエネルギーを失い、回る速度が低下するため、ブラックホールに近づいて行きます。
　そして、シュヴァルツシルト半径の３倍以内の距離にまで近づくと、ブラックホールの周囲を回り続ける事が出来なくなり、直ちにブラックホールに吸い込まれしまいます。

回答No.4

noname#160321

簡単なところから、
１.ラックホールにはどのくらいの距離から吸い込まれてしまうのでしょうか？
ブラックホールは通常の天体と同じ重力を持っていますので、あなたも私もブラックホールに引っ張られています。ただ遠すぎるので、感じるのは無理です。
２.ブラックホールに吸い込まれたものが再び戻ってくるといったことは今までに１度もないのでしょうか？
質量Ｗのブラックホールが同じ質量のブラックホールと飲み込み合うと、不思議な事に(1/2)Ｗの質量が放射線として放射され、出来たブラックホールは質量(3/2)Ｗになります。

お礼

ご回答ありがとうございます
詳しく書いていただき、今回の疑問が晴れました。
ありがとうございました。

回答No.3

nananotanu

シュヴァルツシルト半径、をキーワードに勉強されると面白いと思います。

例えば、http://www.netlaputa.ne.jp/~hijk/memo/relativity.html

お礼

ご回答ありがとうございます。参考にさせて頂きます＾＾

回答No.2

noname#227567

消滅させるなら（普通の物質のブラックホールなら）反物質を投下すればその分の質量が
エネルギーになるから「小さく（その分弱く？）なる」という理論　　を
みた事があるけど　現在の科学じゃ到底不可能でしょうねぇ

吸い込まれる距離（の名称）は「事象の地平」でもともとの天体の質量に由来する引力圏の大きさだったかな