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もしもブラックホールが宇宙の全質量を飲み込んだら大きさはどうなる?

どうも!宇宙ヤバイch中の人のキャベチです。

今回は「宇宙の全質量を飲み込んだブラックホールの大きさ」をテーマに動画をお送りしていきます。※最後おまけもあるよ

宇宙で最大のブラックホールTON 618

現在宇宙で実際に発見されている中で最大のブラックホールはTON 618というブラックホールで、その質量はなんと太陽の660億倍もあります!

そしてブラックホールは質量によって黒く見える部分、つまり事象の地平面の大きさが決まるのですが、このブラックホールの事象の地平面の半径、別名シュワルツシルト半径はなんと1300AUもあるんですね!

ちなみに事象の地平面はこれより内側は強烈な重力によって光すら抜け出せないので、真っ黒に見えているのです。

ブラックホールの詳しい構造については以下の記事にて詳しく解説しているので、ぜひそちらも併せてご覧になってみてください!

ブラックホールとはそもそも何?内部や外部の構造はどうなってるの?

太陽と冥王星の平均距離が40AUくらい、現在のボイジャー1号の位置が地球から145AUほど、既知の太陽系天体で最も遠日点が遠いセドナの遠日点でも1000AUなので、1300AUとなると太陽系をすっぽりと飲み込んでしまうほどの巨大さです!

観測可能な宇宙の全質量を飲み込んだブラックホールの大きさ

観測可能な宇宙には、大小問わずブラックホールが数多く存在し、そしてそれを遥かに凌駕する膨大な数の恒星や惑星などが存在しています。

もしもそれらの質量を全て一つのブラックホールが飲み込んだとしたら、そのブラックホールの事象の地平面の大きさは一体どれくらいになるのでしょうか??

これは概算になるのですが、観測可能な宇宙の原子数は10^80個程度あると考えられています。

それらほとんどが水素とヘリウムなので、重さは約2×10^53kgと近似できます。

太陽の質量が2×10^30㎏なので、観測可能な宇宙の質量は太陽10^23個、日本語の桁で言うと1000垓個分の質量があるということになります。

桁が違いすぎる

先ほどの観測史上最大のブラックホールTON 618と比べてもその150億個分の質量があるという事になります!

ではこの質量全てを一つのブラックホールが飲み込んだとしたら、一体どれくらいの大きさになるのでしょうか?

早速TON618の質量をドーピングしていきます!

なんとこのゲームの質量の上限値が1.51×10^22個分の太陽質量だったので、それを超えてしまいました!

ですがこのブラックホールを保存して、さらに何度も召喚してブラックホール同士を合体させると、質量を加算させて限界突破できます。

太陽1.06×10^23個分の質量、これで観測可能な宇宙の総質量を持つブラックホールの完成ですね!

ではこのブラックホールの事象の地平面はどれくらい大きいのか、検証してみます。

まずは天の川銀河を召喚してみましょう!

直径10万光年あるこの銀河ですが、このブラックホールと比較してどうでしょうか?

おっと、ブラックホールが大きすぎて天の川銀河が全く見えません!

はるかにズームインしていくとようやく見えてきます。

圧倒的な差がありますね。

銀河サイズですら歯が立たなかったので、今度は観測可能な宇宙の大きさと比較してみます。

観測可能な宇宙と同じ半径460億光年に設定した恒星を呼んでみましょう!

なんと、ほとんどこの大きさと変わらないという結果になりましたw

観測可能な宇宙の物質を全て飲み込んだブラックホールのシュワルツシルト半径はなんと330億光年!!

ですが元々宇宙はスカスカなのに、ブラックホールに全ての物質が飲み込まれると宇宙のほぼ全域がブラックホールに覆われるというのは、少しイメージと違いますね。

実はブラックホールというのは、質量が増えるほど黒く見える部分の体積が急激に大きくなっていきます。

例えば同じ質量のブラックホールが合体すると、合体後のブラックホールは質量とシュワルツシルト半径が2倍になります。

事象の地平面の半径が2倍なので、合体後の事象の地平面の体積は23乗倍=8倍になるんですね。

つまりブラックホールは質量が大きくなればなるほど、宇宙の中でブラックホールの黒く見える部分が占める体積の割合が大きくなっていくのです。

というわけで、ブラックホールが観測可能な宇宙の全物質を飲み込んだとしたら、この観測可能な宇宙はブラックホールの内部にほぼ完全に取り込まれてしまうという結果でした!

観測可能な宇宙の外の世界

先ほどから「観測可能な宇宙」という表現を使い続けてきましたが、この宇宙には「観測不可能なほど遠い領域」が存在しています。

この宇宙は膨張していて、地球から遠い場所ほど速い速度で地球から遠ざかっています。

そしてあるところまで遠ざかると、光の速度よりも速い速度で地球から遠ざかっていくんですね!

そうなるとそこから発せられた光は永遠に地球には届かないという事になります。

つまり観測不可能なんですね。

先述の通り観測可能な宇宙の半径は現在460億光年その中に存在する物質の総質量は2*10^53kg程度と概算できました。

ですがこの宇宙には、もしかしたら観測可能な宇宙とは比較にならないほど広い観測不可能な領域が存在していて、そこにはさらに大きな質量があるかもしれません。

観測不可能なので誰も宇宙全体の詳しい大きさや質量はわかりませんが、そこにある全ての物質を飲み込んだら、ブラックホールの大きさもものすごいサイズになるでしょう!

結論:ブラックホールにだけは近づいたらあかんで

【おまけ】

本題とは関係ないですが、有志の方が宇宙ヤバイch登録者2万人を記念して、universe sandbox 2を使ってこんなシミュレーションを作ってくれました!!

これ、実は全部月を配置して作られているんですね!

月の配置だけでこんな楷書みたいに美しい文字を作るとは、お見事です!

いやぁ、こんな美しい文字並び、大切にとっておく以外ないですね。

投稿してくださった方、ありがとうございました!!

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