ブラックホールの進化過程〜太陽から重力が関与する進化〜
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、
宇宙にブラックホールはどうやって生まれるのか。 ブラックホールは実は、太陽みたいに自ら輝く星が進化していった
慣れの果ての姿なんです。 一体そこにたどり着くまでにどんな条件があって、どういう現象を経ているのか、
そのあたりをまるっと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。
2023年11月1日、始まりました、佐々木亮の宇宙話。 このチャンネルでは、1日10分、宇宙時間をテーマに、天文学で博士号を取得した
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1119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、気になるトピックからぜひ聞いていただけたら嬉しいです。
今は絶賛ブラックホール特集中というところで、 今流れているエピソードをどんどんどんどん
遡っていってもらうと、もうブラックホールについて何でもわかっちゃうんだよな。 そんな構成になっているので、ぜひ皆さん好きなところから聞いていただけたら嬉しいです。
前回は、地球をギューッとちっちゃくしていったら、 ブラックホールが作れる、みたいな話をしたんですよ。
これ意外と好評で、 ちゃんと計算とか科学的な計算に基づいてやった内容なので、そんなわけのわかんないことを言ってるつもりもなくて、
ただ数字遊びみたいな感じですね。 ただ、現実問題は、そんなね、既存の元々ある星たちをギューッとやるような、謎の神の手みたいなものは存在しないんですよ。
じゃあどうするかっていうと、ブラックホールができるためには、星が進化していくっていう 構成進化と呼ばれるものが重要なので、今回はこちらについて紹介していこうと思っております。
昨日予告した通りって感じですね。 で、じゃあ早速本題に入っていこうと思うんですよ。
ブラックホール、どうやってできるのか。 それは一言で言うと、ものすごくでかい星が進化して爆発したら、その後に残る姿の一つがブラックホールだった。
そういう感じですね。 ここをちょっと深掘りしてお話ししていきたいと思います。
太陽みたいな星だったりとか、そもそもまあ 恒星って呼ばれるものがどうやってできるのか、そしてこの恒星と呼ばれる太陽みたいに自ら
輝いている星たちっていうのが最終的なブラックホールになるんですよね。 星っていうのは、青幹ガスって呼ばれる、
宇宙空間にある塵とかガスとか、そういったものの中で生まれていくっていうふうに考えられています。
で、その中でできた星の重さ、材料がたくさんあるとこだったら大きいのが作りやすいだろうしとか、いろんな条件が
重要になってくるんですけど、まぁだいたい太陽ぐらいの重さのもの っていうのができたり、それよりもっと重いものができたりっていうような
そんな状態ですね。で、そんな中で ものすごく大きい
星、まあどのぐらい大きさって結構いろいろまちまちなんですけど、 星の大きさを語る上では、一個重要なのは重さですね。
重さ。 太陽に対してどれぐらいの比率の重さを持っている星なのかっていうので、進化の過程が大きく変わって
いきます。 それが大きく変わるのが太陽質量の8倍っていう
ラインですね。8倍。 この8倍っていうところに
大きな差が生まれていきます。 8倍以上になると超新星爆発と呼ばれる爆発を引き起こして、その後
星の残骸のところにブラックホールだったり中性子星と呼ばれるような コンパクトな天体たちが残っていくっていう、そういう流れになるんですね。
もうちょっと詳しく見ていきましょうか。 だいたい太陽みたいな星たちっていうのは、中で水素と呼ばれる
元素ありますね。水平理米で考えてた一番ちっちゃい水素。 あの水素っていうのを
1たす1は2みたいな感じでぐちゃってくっつける核融合と呼ばれるものを起こして、 それのエネルギーによって光り輝いている。そんな状態です。
その核融合がどんどん進んでいくとヘリウムって呼ばれるものを作ります。 ヘリウムガス、声がウェウェってなるあれですね。
あのヘリウムは実は太陽の中にも作られていってるんですよ。 宇宙空間の中でもある程度存在している物質の一つとしてヘリウムっていうのがある。
重たい星の進化〜重力による進化と超新星爆発〜
で、太陽みたいな星たちっていうのは水素を足して1たす1は2でヘリウムみたいなのを作って、 そこからヘリウムを燃料に次また核融合を起こしていって、
で、その核融合を作っていくと次、炭素。 僕たちの体を作っているような炭素だったり酸素っていうところを作っていく。
こういうステップを踏むんですよ。 核融合、核を融合させるっていうふうな字で書くぐらいだから、
融合して何か新しいものに生まれ変わっているはずですよね。 これが元々は水素だけだったものがヘリウムになって、
炭素だったり酸素だったりっていうのを作っていくような、そういうステップを刻んでいくんですよね。
で、ただ次の段階に行こうとした時に、もし太陽ぐらいの大きさのものの場合は、 この炭素だったり酸素だったりっていうところで、
こう、進化が燃やすっていうのが止まっていく傾向になります。 で、そうするとだんだんこの
中で酸素とか炭素の量が増えていきながら、星自体がどんどん膨張していって、 赤色巨星と呼ばれるような巨星っていう形に変わるんですね。
レッドジャイアントって呼ばれるものです。 これとちょっと近くて、ただ温度とかが全然違うのがブルージャイアントって呼ばれる青色巨星ですね。
ここは今回の本題にあんまり関係ないんで話さないんですけど、そういうでかい めちゃめちゃ輝く星、青色巨星とかブルージャイアントって呼ばれるものを比喩して、
映画にもなってた、去年映画になって、漫画とかになってる ブルージャイアントっていう天体になったりするんですよ。
まあそういったところはさておきで、そんな感じで太陽みたいな星たちっていうのはそうやって 進化していきますね。
ただ、もっともっと重い星、それこそ太陽の8倍以上大きいとかってなると、どういうふうになるのか。
っていうと、さっき太陽みたいな星で作られていた炭素だったり酸素だったりっていうところも、さらに火がついて燃えていって、
で、どんどん新しくものを作っていくっていうので、中でどんどん進化がさらに進んでいきます。
なぜ、太陽みたいな星はならなくて、もっと重い星たちっていうのは、そういう次の進化に向かっていけるのかっていうと、
これは、やっぱ重さが重要で、星自体の重力が、その核融合に火をつける手助けをしてくれてるんですね。
最後の姿〜超新星爆発と消えていくロマンチックな終わり〜
それによって、どんどん次の段階次の段階っていうのに進化していけるのが、この重たい星たちっていう特徴を持ってます。
そして、太陽よりも8倍以上重い星たちっていうのは、最終的に進化していった先で、超新星爆発、スーパーノバと呼ばれる現象を起こして、
まあ、死んで、はぜていくんですね。 もうね、人生の最後に大花火をあげられるなんていう、このね、
爆散していくっていうのは、ちょっとロマンチックでいいなと個人的には思うんですよね。 もう最後、輝いて消えていくんですよ。
太陽みたいな星たちっていうのは、ちなみに、1回でかくはなるんだけど、爆発せずに、逆になんかプシューって絞んだみたいな形の白色惑星、ホワイトドアフって呼ばれるような、
なんか、おとなしい天体に落ち着いちゃうんですね。 一方で、やっぱ太く短く生きてきた星たち、太陽の8倍とかの重さの星たちっていうのは、
大爆発を引き起こしていくと。で、その後に中星子星とか、ブラックホールって呼ばれる天体たちを残していく、そういう特徴があります。
じゃあ、最終的にブラックホールがどうやってできるのかっていうところで言うと、ブラックホール、さらに重い星たちっていうのが重要で、
大体、太陽の30倍以上の重さを持っている天体たちが、最後ブラックホールになるっていうふうに言われています。
イメージ的には、水素核融合させて、ヘリウム核融合させて、炭素とか酸素核融合させて、真ん中にどんどん重いものをグーって作っていく、
核みたいなのを作っていく過程が進んでいって、最後、星の一生が終わるタイミングで爆発すると、そのめちゃめちゃ重い星の部分だけ、
ちっちゃく凝縮した状態で残っていくと。 そのコアと呼ばれるものっていうのが、
まさにブラックホールになる。 これはもう、ギューっていろんなものを詰め込んでるから、めちゃめちゃ重いし、なおかつ凝縮されてるんですよ。
昨日の話で言うと、地球は大体5ミリだったっけ? 5ミリメートルぐらいまでギューってやっていくと、
ブラックホールになるっていう話だったけど、太陽とかだと半径3キロぐらいでよかったですよね。
それと同じ感じで、もっと重いものっていうのは、もっと大きくてもブラックホールになるんでしょう。 地上の地平線って呼ぶものを作れるかどうか。
つまり、光を逃すぐらいの、逃すことがないぐらいの、 強力な重力を作っているかどうかっていうところが、ブラックホールになれるかどうかの差なので、
超重い星が進化していって、その進化していく中で、真ん中に重いコアみたいなのを作っていって、
で、爆発で周りが弾き飛ばされた後、残ったものの重力が十分強い状態になると、これがブラックホールになっていく。そんな状況ですね。
これによってブラックホールができていくんですよ。 なので、
既存の星たちをただただギューってやるんじゃなくて、 ちゃんと重力を持った星になって、星の中で核融合を起こして、それで中心のコアを作って、
それが爆発して最後残ったものだけでブラックホールになるっていうのが、 一連の流れなので、こういった中でできていくブラックホール、
一体どういう特徴を示していくのかっていうのをブラックホールの特集の中でいろいろ 知っていっていただけたら嬉しいなぁと思っております。
ブラックホールの特徴と発見
こうやってできていったブラックホールが近くに同じもの同士があるとすると、ブラックホール同士が引き寄せられて合体して、
超巨大なブラックホールを作っていくだったりとか、 本当に大質量ブラックホールって言われるような、
宇宙空間には太陽の何億倍っていうような重さのブラックホールも存在するので、
じゃあそういったブラックホールにどうやったらなっていくのか、 そういったところまで、
宇宙話のブラックホール特集ではお話ししていこうと思っておりますので、 これからも是非注目していただけたら嬉しいです。
ひとまず今回はブラックホールが星からどうやって生まれてくるのか、 一般的なお話をさせていただきました。
是非ですね、これからのブラックホール特集楽しみにしておいてください。 次回はですね、ブラックホールそもそもどうやって発見したのか、
そんなお話ししていきたいと思います。 ブラックホールが光る仕組みっていうのは何回もお話ししてきたんですけど、
ブラックホールどうやって見つけたかって結構重要だと思うんですよね。 世の中にブラックホールがあることを明らかにした研究、
一体どんなものだったのか、明日以降お話ししていこうと思っておりますので、 是非楽しみにしておいてください。
今回の話も面白いなと思ったら、お手元のポッドキャストアプリでフォロー、 フォローボタンの近くにある星マーク、こちらからレビューいただけたら嬉しいです。
番組の感想や宇宙に関する質問については、Twitterのハッシュタグ宇宙話、 またはSpotifyのQ&Aコーナーだったり、概要欄のお便りフォームからじゃんじゃんお寄せください。
それではまた明日お会いしましょう。さようなら。
