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ブラックホールがエックス線を発生させる方法は？
- ブラックホールは回りの物質を吸い込んだ際にエックス線を出す。
- エックス線の発生方法には電子の励起準位の差、運動エネルギー、熱、トリボルミネッセンスがある。
- ブラックホールにおけるエックス線の発生はいくつかの方法の組み合わせで起こる可能性がある。
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事象の地平面の外側にある降着円盤が発生源ということはお調べになられたのですね。 その降着円盤の温度は温度にして百万～億のオーダーです。太陽表面が6000度くらいですから、桁違いに高温です。 温度差があれば電磁波（光子）が必ず放出されています。温度差が小さければ赤外線やそれ以下にもなります。 しかし、百万～億という温度が絶対温度3Kの宇宙に放出するとなれば、主にγ線ですね。 この高温は降着円盤の圧縮による熱が主になります。似たような現象は太陽ができた時もあって、星間物質が集まって太陽の元を作り、それが圧縮されて核融合開始するまでの高温になったわけです。 降着円盤では、それよりも桁違いな圧縮があります。太陽の場合は星間物質同士が集まって来ただけですが、降着円盤の中心にブラックホールという強い重力源がありますから、圧縮の強さも桁違いです。 この圧縮を起こす源は重力ですから、位置エネルギーが熱に変換されていくと見ることもできます。降着円盤はブラックホールへ落ちて行くわけですから、その位置エネルギーが、運動エネルギー（落ちて行くほど速くなります）と圧縮に作用する熱エネルギーに変わり、その一部がγ線として放出されるということですね。 この他に、降着円盤は電気を帯びていて、それによる作用もあるでしょう（中心からの宇宙ジェットにも作用します）。また電子が激しく加速運動することもあるでしょう。原子の形を保っているときは、電子の励起を経由することもあるでしょう。トリボルミネッセンスだけでなく各種ルミネッセンスもあるでしょう。 しかし、それらよりも圧縮による高温ということのほうが優勢であろうと思われます。
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- nananotanu
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手をこすり合わせると熱くなりますよね？それと同じで、ブラックホールに物が回転しながら吸い込まれるときにこすれあって熱が出ます。 熱、と言うと赤外線のイメージかもしれませんが、その波長がX線なだけ。 漫画チックに言うと、そういうことです。
お礼
単純明快にありがとうございます。 熱というと赤外線のイメージというは確かにあります。しかし、ブラックホールのところでは、熱が赤外線でなく、Ｘ線と私たちが定義した波長でたまたま発生しているのですね！！
- Wr5
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>そのエックス線はブラックホールの中ではなく外で発生しているみたいです。 事象の地平線(地平面？)の向こうで発生しても、こちらでは観測できません。 降着円盤内で発生している。という説が有力です。 ということで… >(3)熱によるもの になるかと。 # 降着円盤内の物質の熱…ですかね。 # ある意味、運動エネルギーと言えなくもないんでしょうか……。
お礼
ありがとうございます！！ 事象の地平面（地平線）と降着円盤について調べてみました。 光や電磁波を情報と考えたときに、その情報の速度は光速で伝達されるけれども、それが受信者側に届くためには光速以上の速度（あるいは距離）が必要である。その光速以上の速度が必要になって受信者側に情報が届かなくなるところ（境界）のことを事象の地平面と呼ぶのですね^^ 降着円盤は、ガスが重力源に対して周りながら落ちていくときにガスの運動量（？）がガスの内部エネルギーになってしまうのですね。そのときに温度が上昇して光がでる、たぶんエックス線も、という感じです。 とすると、ブラックホールでのエックス線発生の原因は熱、または運動エネルギーですか。納得です。 たとえば、ガスでなくて固体っぽいのでもやっぱり同じと考えていいのでしょうか。たぶん、同じだと思いますけど。 なんか既に問題解決しそうです。
お礼
ありがとうございます。 太陽表面が6000度くらいであるのに対して、降着円盤の温度は百万～億度。当然、生じる物理現象も異なってくる。太陽では可視光が発生して、降着円盤ではＸ線が発生するという感じでしょうか。 温度差があると電磁波（光子の密度が高いところと低いところの繰り返し、と理解しています）が必ず放出されるというのは初めて知りました。 まとめると、降着円盤では中心にあるブラックホールへの重力加速度が高くて、圧縮（気体の圧力が上がると温度もあがる）も桁違いだから、 (1)ガスが中心へ向かって移動するときの位置エネルギーから変換された熱エネルギーが生じる。 さらに (2)圧縮によってガスの温度があがる。 結果 ☆冷たい宇宙空間と高温のガスの温度差が大きくなるので電磁波が発生する。この場合、この温度差ではＸ線と呼ばれる波長の電磁波が生じる、ということですね！！ とても理解が深まりました。