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超巨大ブラックホールが一日に飲み込む物質量がヤバい

どうも!宇宙ヤバイch中の人のキャベチです。

今回は「超巨大ブラックホールの脅威の食事量」というテーマで動画をお送りしていきます。

ブラックホールとは、その巨大すぎる重力によってあらゆるものを飲み込んでしまう天体です。

そんなブラックホールの中でも最大クラスのものは、一日でどれくらいの量の物質を飲み込むんでしょうか?

ブラックホールの仕組み

まずは簡単にブラックホールの仕組みをおさらいしていこうと思います。

ブラックホールは、太陽の30倍以上重い星が一生を終える際に、星の核が自らの重力で押しつぶされて、さらに重力に反発する力が存在しなくなってしまい、永遠に1点に向かって圧縮が続いている天体です。

全ての質量が集中する一点は「特異点」と呼ばれますが、実際に特異点を誰かが確認することは絶対にできません。

なぜなら特異点の周囲では想像を絶するほど重力が強くなっていると考えられているからです。

重力が強いほどその場所から脱出するために速い速度が必要になります。

例えば地球程度の重力でも秒速10㎞程度のとても速い速度が必要です。

ですがブラックホールの特異点の付近クラスになると重力が強すぎるために、脱出速度が宇宙の速度の上限である秒速30万㎞の光速すらも超えてしまっているんですね!

脱出速度が光速を超えるという事は、その領域からはあらゆる物質も、光も、情報も絶対に出てくることができません。

入ったら最後、完全に一方通行の世界なんですね!

そして特異点から近く、重力が強すぎて脱出速度が光速を超えるかどうかの境目、つまり一方通行の領域か否かの境目は、「事象の地平面」と呼ばれています。

事象の地平面は特異点を中心として球状に広がります

一度でも事象の地平面内部に入ると重力が強すぎて脱出速度が光速を超えてしまうため、何物もそこから抜け出すことができなくなってしまいます

光も出てこないので、このように真っ黒なんですね。

周囲の物質全てを飲み込むわけではない

ブラックホールはその強大な重力によって周囲の物質を引きつけ、最終的には事象の地平面の内部に取り込んでしまいます。

こうなるともう出てこないので、その物質はブラックホールに吸収されてしまいます。

ですが結構意外なことに、ブラックホールは周囲にたくさんの物質を公転させるものの、実際に飲み込むのはごく一部の物質だけなんですね!

ブラックホールの周囲には、重力で振り回されて光速近い速度にまで加速させられ、摩擦熱で億℃単位の超高温にまで加熱させられた物質から成る「降着円盤」という構造があります。

ですがその降着円盤の物質全てを事象の地平面内部に取り込むわけではなく、ほとんどは「宇宙ジェット」としてブラックホールの両極の方向から勢いよく噴射します!

その速度は光速の99.9%を超えるほどだとか…

この性質から、良くブラックホールは「胃袋は無限だけど口は有限」なんて例えられたりもします。

無限に飲み込んで質量を増やせるけど、いくらブラックホールとはいえ飲み込める量には限りがあるんですね。

超大質量ブラックホールの脅威の食事量

ブラックホールは際限なく物質を飲み込んで質量を増やせるので、宇宙にあるブラックホールには様々な質量のものが存在しています。

小さいものは太陽の30倍以上の重い恒星の核が圧縮されてブラックホールになりたての「恒星ブラックホール」というもので、太陽の数倍~数十倍程度の質量を持ちます。

その上には太陽の数百倍~数十万倍の質量を持った中間質量ブラックホール」、さらに数百万倍以上の質量を持った「超大質量ブラックホール」があります。

最大クラスだと数百億倍というものも見つかっています!

そんな宇宙最大クラスのブラックホールにもなると、一日に飲み込んでいる物質の量も有限とは言え桁違いの数値となっています。

ブラックホールの成長速度の謎を解明するために、今回研究の対象となったのはJ2157-3602と呼ばれる宇宙最大級の質量を持つモンスターブラックホールです。

このブラックホールは2018年とかなり最近発見され、当初は質量が太陽の200億倍という見積もりでしたが、今回より詳細な観測を行うことで、その質量は太陽のなんと340億倍にもなると考えらるようになりました!

そんな巨大なブラックホールが一日で飲み込む物質の量は、なんと地球30万個分、太陽1個分に相当するそうです!

毎日太陽1個分、それが宇宙の年齢レベルで継続されれば太陽の億倍単位で重いブラックホールができるのも納得です。

それだけ膨大な量の物質を毎日飲み込むブラックホールを太陽系に呼んでみると、事象の地平面の大きさがまさに桁違いに巨大であることがわかります!

これだけ広範囲に、脱出速度が光速を超える領域を作り出してしまうんですね…

このシミュレーションでは再現できませんが、降着円盤は事象の地平面の外にあるので、さらに巨大な範囲に広がっているとわかります。

そこから事象の地平面の中に飲み込まれる一部の物質量だけで毎日太陽質量…ブラックホールを取り巻く環境はまさに異次元です。

ちなみに観測可能な宇宙に銀河は2兆個程度あるという風に考えられていて、そのほぼ全ての中心には超大質量ブラックホールが存在していると考えられています。

私たちの属する天の川銀河の中心部にもいて座A*という、太陽の430万倍もの質量を持つ超大質量ブラックホールが存在していると考えられています。

ですがこれだけ巨大なブラックホールでも、太陽の340億倍重いJ2157-3602と比べるとちっぽけなサイズしかありません!

ブラックホールの事象の地平面の半径は、その質量に比例します。

J2157-3602はいて座A*の1万倍近く重いので、事象の地平面の大きさも桁違いなんですね。

結論:J2157-3602「お前はもう飲まれている…」太陽「あべし!」

情報参照元:https://www.sciencealert.com/this-absolute-monster-of-a-black-hole-eats-the-equivalent-of-a-sun-a-day

サムネイル画像クレジット:ESO/M

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