地球を縮めるとブラックホールになる
1日10分、宇宙時間をテーマに毎日お届けしております、宇宙話。今回は、地球をぎゅーっと縮めたら、ある大きさからブラックホールに変わるよ、そんなお話をしていきたいと思います。
世の中にあるブラックホールは、実は星なんです。 一体どういう状況になったら、その星たちはブラックホールになってしまうのか。
それは、縮めるという1個、ものすごくシンプルな解決方法があります。 じゃあ、地球をどれぐらいの大きさに縮めればいいのか。
太陽をどれぐらいの大きさに縮めれば、ブラックホールになるのか。 そんなお話ししておりますので、ぜひ最後までお付き合いください。
3、2、1、イギネション、10、9、
日本、宇宙話。
2023年10月31日、始まりました。 笹木亮の宇宙話。
このチャンネルでは、1日10分、宇宙時間をテーマに、 天文学で白紙号を取得した専門家の亮が、毎日最新の宇宙トピックをお届けしております。
本日でエピソードが1118話目を迎えております。 基本的には1話完結でお話ししておりますので、気になるトピック、気になるタイトルからぜひ聞いていただけたら嬉しいです。
ということで、今絶賛実施中なのが、ブラックホール特集ですね。 ブラックホール好きな人たくさんいるよなぁと思って、そうしたらもう、ブラックホールの話しまくれば、
みんなたくさん聞いてくれるんじゃないかなっていう、浅はかな考えでスタートしております。 このブラックホール特集ね。
まあ、前の特集だと、月特集、その前だとX1000天文衛星、クリズム特集っていうのを実施してきました。
まあシリーズ化すると連続で聞きやすいかなっていうところはあるので、 ぜひまあそのあたり聞いてみていただいたり、ブラックホール特集一緒に楽しんでいただけたらと思っております。
そんな中で、じゃあ今回はどんなお話か。 これ結構僕、ポップでいい話題なんじゃないかなぁと思っていて、地球がブラックホールになるにはどうすればいいですか。
そんなお話をしていきたいとおもいます。 ブラックホールってなれんの?っていう。
これ、理論上こうやったらなれるよっていうのと、実際にこうやったらブラックホールができるよっていう流れが違うので混乱させないように言っておくと、
ブラックホールっていうのはこういうもんだよ、数学的にっていうとこに、じゃあ地球をそれに近づけていこうと思ったらどうすればいいんだろうっていう、
そういうお話の仕方ですね。 まあブラックホール、ロマンあるじゃないですか。何でも吸い込む
ね、ブラックホールだっていうところで、 どうやったら地球がブラックホールになるのか、みんなピンときますか?
これね、意外とピンとくる人と来ない人といるんじゃないかなと思うんですけど、
地球をギューッと縮めたらブラックホールになります。
わかりますかね。ギューッとやったらブラックホールになるというところで、じゃあどれぐらい地球を縮めればいいのかっていうのが今回のお話ですね。
ブラックホール、どういうものかっていうと、光すらもう抜け出せないぐらいの強い重力を持っている状態。
地球の縮め方とブラックホールの概念
これがブラックホールですね。 つまりブラックホールっていうのは、その重力の強さによって、そしてその重力がギュッと固まっている場所との距離によって決まるわけです。
例えば、地球ってめちゃめちゃでかいじゃないですか。 めちゃめちゃでかい状態で、今僕たちって地表に大体1gっていう重力がかかってるんですけど、
これが大きさが半分になる。 半径が半分になって、そしてけど重さはそのままっていうふうになると、その分だけ重力がギュッと強くなる。
つまり重力っていうのは、星のこの重さとその密集度合いみたいなところで、
表面にかかる重力の大きさっていうのが変わってくるんですよね。 この表面の重力が強くなればなるほど、
ちっちゃくなればなるほどどんどん強くなっていって、で強くなっていった結果、光すらも抜け出せない重力が発生していく。
じゃあその線引きを探していこうっていうのが、今回のエピソードの旅の始まりというような状態ですね。
一旦地球の周りを回る重力、人工衛星っていうのを考えてみましょうか。 僕たちが普段お世話になっているのって、
気象衛星だったりとか、通信衛星、放送衛星だったりしますよね。 ああいうのって静止衛星って呼ばれていて、
地球が24時間で一周する速度と全く同じ速度で上空36,000キロのところを回っているんですよ。
この時の秒速がおよそ3.3キロメートル。 早すぎますよね。びっくりしましたよね。これね。
1秒間で3キロ進むスピードで動いてないと、地球の回転には追いつけないんですよね。
これもまあ結構びっくりするところで、まあ地球が24時間でぐるーって回っている。
それに対して同じスピードで回っているから、この静止衛星って呼ばれるものは、常に例えば日本の上にあるとか、
アメリカの上にあるとかっていうので、僕らから見て止まっているから静止衛星って名付けられてるんですね。
そんな衛星がぐるぐる回るっていう状態を、じゃあもっともっと地上スレスレまで
寄せていってみましょうか。そうすると軌道が低いほど地球の重力に惹かれて落ちないように早く回らないといけませんね。
で、この空気抵抗がないものと仮定すると、地表スレスレを飛ぶときに地球の周りをぐるぐる回れる速度っていうのは、およそ秒速7.9キロメートルと。
これ、高校とかで理系選択だった人とか、理科総合とかで、理科総合今ないのか。理科の授業とかもやると思うんですよね。
第一宇宙速度って呼ばれるものです。 なんとなく学校で聞いたことあるワード出てきましたかね。
これ秒速7.9キロメートル。 地球の表面をぐるーっと一周する。落ちずに。っていうのがこのスピードになります。
じゃあこれを基準に考えていきましょう。秒速7.9キロメートルで地表スレスレを人工衛星が飛ぶことができると。
あくまで数値ですね。 じゃあ、地球の半径を4分の1に縮めてみましょう。
4分の1に縮めていくとどうなるかっていうと、 重さは変わらずに4分の1まで地球を縮めた場合、重力が強くなります。
重力が強くなると、その分必要なのは、重力が強くなるときに加わる重力から振り切る力。
つまり、より速いスピードで地球の周りを回らなければいけない。
そういうことになります。で、その時のスピードっていうのはだいたい16キロメートル毎秒になります。
つまり、地球の半径を4分の1にすると倍の速度が必要になってくるんですね。
そういった感じで地球を縮めていくと、それだけ速いスピードで天体の周りを回らなきゃいけないっていう、この自然の法則が成り立つ中で、
じゃあ一体、これが結局地球の周りをぐるぐる回れなくなったら、これって終わりなわけですよね。
物っていうのは光の速度よりも速く動くことはできないというふうに、現代の物理では考えられています。
なので、光の速度っていうのが物が動けるスピードの上限なんですよ。
じゃあ、この地球の周りを回るスピードが光の速度よりも大きい速度が求められるようになってしまったらどうなるのかっていうと、
これがいわゆるブラックホールの概念になります。 地表で光の速度よりも光の速度で回っても吸い込まれてしまう。
これがブラックホールが光を吸い込むギリギリのラインってことになりますね。
で、じゃあ、その速度がどこまで上がればいいか。
なんなら、その速度が上がっていくために必要な地球が縮んでいく大きさ、一体どれぐらい縮んでいけばいいのかっていうところになると、
ブラックホールの形成方法と制約
これ、地球をギューッとしていくと、なんと地球の半径が5ミリメートル以下に縮めた場合っていうのが、これ、ブラックホールになりますね。
地球の重さで、もう宇宙の中だったら全然軽い方じゃないですか。
なので、それを考えた時にギューって縮めていくと、半径5ミリメートル以下にやっていくとブラックホールが誕生するっていうそういうことなんですよね。
で、これ太陽ってめちゃめちゃでかいじゃないですか。で、太陽をじゃあブラックホールにするにはどれぐらい縮めればいいのかっていうところで言うと、
太陽をだいたい半径3キロメートルよりちっちゃくできれば、どちらもブラックホールになるというようなところですね。
これが僕たちの知っている天体をブラックホールにする一番最短の方法です。
これは本当に誤解を招きたくないんですけど、そんなことは無理なんですよ。
どうやってそんなギューってするのって話になるぐらい、とにかくギューってするのは無理なんですけど、無理なんですが、
世の中の計算上、今天文学の要素としてわかっている計算上をブラックホールと呼ばれるものを作るには、
重い天体をものすごく小さく凝縮すると、それだけ強い重力がその場に作られるので、光すらも抜け出せない領域が発生する。
それによってブラックホールに見えるっていうのがブラックホールの正体なわけですよ。
ブラックホール、じゃあこれブラックホールができた場合、じゃあっていうのも変化。
そんな感じでブラックホールができていった中で、ここにある一つ言葉が生まれます。
これが自称の地平線と呼ばれるもの。自称の地平線。
イベントホライズンテレスコープと地上の地平線
これ、英語にするとイベントホライズンって言うんですね。
なんか宇宙好きの人もしかしたら聞いたことあるんじゃないですか。イベントホライズン。
何なのかっていうと、ブラックホールの写真を撮ったと言われるあの望遠鏡の名前、何だったか覚えてますか。
ブラックホールの写真、あの赤いリングを作り上げて、地球サイズの望遠鏡を作ったことによって、ブラックホールの写真を撮ることに成功したっていう、あのニュースありましたね。
あのニュースで使われていた地球サイズの望遠鏡、これがイベントホライズンテレスコープなんですね。EHTと略されてました。
つまり、ブラックホールのまさにこのイベントホライズンって呼ばれるものを観測するための望遠鏡だったと。
そもそもこのイベントホライズン、地上の地平線って何なのかっていうと、今話した地球をギューってした時に、半径を5ミリ以下にするとブラックホールになるって話ありましたね。
この半径をギューってしたことによって、光も抜け出せない領域が発生する。これがブラックホールの始まりでした。
この光すらも抜け出せない領域の境界線のことを、地上の地平線と呼ぶんですね。
おしゃれな名前ですよね。地上の地平線。
地上の地平線から少し外側だったら、なんとか光は抜け出すことはできるんだけど、それよりも内側に行くと光も吸い込まれて、永久に出てこれない別世界に行ってしまうんじゃないか。
そんな状況が考えられるんですよ。
なのでこのイベントホライズン、地上の地平線。地と地と死が被るんですよね。
っていうところがあるっていうのを、今回ちょっとみんなに覚えておいていただきたくて、こんな無茶な話をね。地球をギューっとしたらどうなるかみたいな、そんな話させていただきました。
地球をギューっと縮めるとブラックホールになる
ただ一方でブラックホールってどうやってできるのか。地球みたいな星を誰かが神の見えざる手みたいなものでギューってやったらできるのかと。
宇宙空間のブラックホールはみんなそうやってできてるのかと言うと、そうではないんですよね。
じゃあ、宇宙にあるブラックホールってどうやってできたんだろうっていう話をちょっと次回していこうかなと思います。
ブラックホールは太陽みたいに輝く星たち、ああいう星が進化したなれの果ての姿っていうことなんですよね。
どういうことなのか、このあたりは明日ブラックホールになるための星の進化に関するお話ししていこうと思っておりますので、ぜひ楽しみにしておいてください。
ということで本題は以上ということになります。
こんな感じでここ数日はポップな雰囲気でいこうかなというふうに思っています。
こうやってポップな話をしていって、なおかつ最新のエピソードを話していくと、結構みんなブラックホールより興味を持ってくれるんじゃないかなというふうに思うので、ぜひ皆さんよろしくお願いいたします。
ということで、一つだけいただいている質問を読み上げていきたいと思います。
リスナーネームそばや癒しあん、ありがとうございます。癒しあんさんいつも聞いていただいて嬉しいです。
いつも楽しいお話ありがとうございます。月の特集は良かったのでまた聞けると嬉しいです。
また夜空に見える星はほとんどが恒星なのでしょうか。今度は恒星の特集も聞きたいですということでいただきました。ありがとうございます。
そうですね。質問いただいた質問を答えると、まず夜空に見える星のほとんどは恒星ですね。
恒星、自ら輝いている星。それ以外だと惑星とかは太陽の光を反射しているし、あとはもっと遠くの宇宙を見ると銀河だったりとか、そういったものを見えてくるんですけど、
基本的には夜空に輝いているのはすべて恒星だと思って良いかなと思います。
なのでちょっとだけ見え方とか色が違うように見えるのはその星の温度だったり、いろんな要素が組み合わさっているので、
そういうところもちょっと注目してみたら面白いかなと思いますね。
そしてリクエストいただきました。今度は恒星の特集も聞いてみたいですということでありがとうございます。
そうですね。恒星特集やりたいですね。もう恒星で行くんだったら1年は確保してくださいよ。
嘘ですけど、僕がまさにずっと研究やってたのって恒星なんですよ。恒星の研究なんですよね。
だから他のどんな分野よりも恒星の話が一番詳しく一番幅広くできるはずなんですよ。
だからいいですね。ブラックホール終わった後恒星特集とかも面白いですね。
他にも結構いろんなリクエストいただいているので、候補の一つとして次どんなに行くかなっていうのは、
これからのブラックホール特集楽しみながらワクワクしてお待ちいただけたら嬉しいなと思っております。
そんな感じで今回は以上にさせていただきますね。
ぜひ皆さんからのコメントジャンジャンお待ちしております。
こうやってエピソードの中で共有していきますので、皆さんからコメントよろしくお願いいたします。
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