遂に天文学者が不可能を可能にしました。
彼らが写真の撮影に成功したお陰で、人類は超大質量ブラックホールの深遠をその目で真っ直ぐ覗き込む事ができました。
そのような快挙を成し遂げているのも関わらず、私達はブラックホールについてまだ何も知らないといってよいでしょう。
そんなブラックホールの1つは、科学界に新たな挑戦状をたたきつけているんです。
そのブラックホールは理論上存在が不可能なんです。
それでは、その理論上存在する事ができないブラックホールについて詳しく見て行きたいと思います。
目次
理論上宇宙で存在が許されない謎のブラックホールとは？
2019年7月、天文学者は再び新たなブラックホールの謎につきあたりました。
有名なハップル宇宙望遠鏡とヨーロッパの天文学者チームの働きにより、新たな観測が可能になりました。
彼らの研究で発見されたのが、比較的小さなブラックホールでNGC3147の中心に存在していました。
このブラックホールは、人類が積み上げた様々な理論と矛盾していたのです。
その小さなサイズでずっと大きなブラックホールの特徴をもっていたんです。
この発見がおこしている矛盾の前に、まずは基本的なブラックホールの理論から見て行きましょう。
ブラックホールとはいったい何の事？
ブラックホールとは、宇宙で最も小さく最も重い物体と考えられています。
恒星程度であれば、簡単に飲み込み人の目には移りません。
そうなると、見えないって事は？
撮影に成功したブラックホールのオレンジ色のものはなんなんでしょう？
実は、オレンジ色のものはブラックホールそのものではないんです。
全てのブラックホールは、かつて一つの輝く星であり夜空に浮かんでいる星と一緒です。
生涯を終えた星は、自重で崩壊して特大の質量を狭い空間に圧縮します。
このような密度の高い物質が生み出す重力は余りにも強く、時空に穴を空け周囲の現実を歪めてしまいます。
そして崩壊した瞬間から、ブラックホールは貪欲に周囲の物質を飲み込み始めます。
光を作りだす宇宙で最も軽く早い光子ですら、この重力から逃れる事ができません。
ブラックホールの中心は特異点と呼ばれています。
この点こそがブラックホールの台風の目であり、この点の質量は太陽の何億倍から何千億倍まで達します。
それが限りなく小さな空間に存在している為、その密度は限りなく無限大となります。
ブラックホールによって物理の法則が壊されるのもうなずけますね。
そして、この密度こそがブラックホール最大の秘密なんです。
というのも、どんな物質でも限りなく小さく圧縮すると小さなブラックホールと化してしまうからです。
例えば、地球を1cmの空間に圧縮すると小さな特異点となり、その周辺の空間は歪み始めます。
とはいえ地球はそこまで圧縮される事はなく、このような現象は死にゆく恒星でのみ起こります。
特異点の周囲を囲い込んでいる空間こそが、事象の地平面でありブラックホールがブラックと呼ばれる由縁です。
その表面で光がどの波長でも反射されないとき物が黒く見えます。
一方、事象の地平面は一度入った光が外へと逃げられない為に黒いと考えられています。
つまり、ブラックホールは厳密に言うと黒ではなく透明なんです。
科学機器に対してブラックホールは無そのものとなってしまいます。
宇宙にそのようなものは他に存在しません。
ブラックホールを可視化した秘密とは
ブラックホールが可視化できた秘密は、実は話題となった写真に写っているんです。
地表の地平面より外側に存在しているそれは、降着円盤（こうちゃくえんばん）と呼ばれています。
その降着円盤は物質からなる輝く円盤で、ブラックホールの中心へ向かって渦巻く流れを作り出しているんです。
クエーサーとは人が見つけた最も古い天体で、その明るさは多数の星が束になっても敵わない程です。
その明るさがもたらされる理由は、ブラックホールの周囲の物質が光の速さの1/10で周っているからです。
これほどの早いスピードでは物質は放射線を大量に放出し続けて、それが光や熱として可視光線化として現れるます。
降着円盤は、高熱のガスや宇宙塵からなりその運動スピードは事象の地平面に接近すればするほど早くなります。
最も大きく最も明るい降着円盤は、最も明るい銀河の中心で観測されます。
その理由は、ブラックホールの周囲に存在する物質が多ければ多い程その質量は大きくなるからです。
事象の地平面は、その分広がり降着円盤がその周囲に形成されます。
これがまさにNGC3147のブラックホールが非常にユニークな理由です。
大きさ的にこのブラックホールには降着円盤が無いはずなのですが、このブラックホールはそれをもっているのです。
巨大な銀河の中心に存在する巨大なブラックホールの存在
銀河の中心にあるいくつかのブラックホールの比較をしていきたいと思います。
最も分かり易い例では、人類が知る限り最も大きく明るい銀河の中心にあるブラックホールでしょう。
この銀河はあまりにも大きく数字上でしか上手く表現する事しかできませんが、この銀河が私達の銀河と重なった場合。
それは天の川銀河の場所をスッポリ覆うだけでなく近辺の銀河も共に覆ってしまう程です。
その銀河の名前は、IC1101銀河です。
最初に発見された時、それは大きなオレンジ色の星雲だと考えられていおり超新星爆発のなごりだと思われていました。
そこから数年後で明らかになった驚きの事実は、そのオレンジ色の光が100兆もの星が銀河に集まった姿だったというものです。
しかし最大の驚きは、その中心に眠っていたのです。
IC1101の中心に眠っていた超大質量ブラックホールは、その巨大な銀河にふさわしいものだったのです。
この巨大なブラックホールは、太陽の質量の400億倍であり降着円盤は想像を超えるほどの眩さをもっていたのです。
これほどの大きなブラックホールは、超超大質量ブラックホールと呼ばれ私達の目でも見る事が可能性があります。
1億3000万年光年先のブラックホール
天の川銀河は、IC1101よりもずっと小さく明るくもありません。
その直径は10万光年程度で、IC1101の600万光年とは全く比べものにはなりません。
それでも天の川銀河にも中心のブラックホールが吸いこめるだけの物質は存在しています。
天の川銀河で最も有名なブラックホールは、いて座に存在しており銀河を創り出している星の渦の中心にあります。
地球から2万6000光年離れたそのブラックホールは、太陽の重さの40億倍で超大質量ブラックホールに分類されます。
いて座のブラックホールは、ガスの雲に覆われ私達からでは姿を隠していますが、その降着円盤が発する電波スペクトルによってその写真がとられたのです。
しかし、地球からから「りゅう座」の方向おおよそ1億3000万光年離れた渦巻き銀河NGC3147は、小さい上に密度も低く超大質量ブラックホールほどの物を支えるだけの物質が存在していません。
このような銀河のブラックホールは、飢えたブラックホールと呼ばれる事もあります。
このような物質の少ない場所におかれたブラックホールは、渦巻く降着円盤をまとう事が出来ないと考えられていました。
密度が多少高いガスくらいならば周っているかもしれませんが、その形はドーナツ型に近く明るさはほぼありません。
しかしこのブラックホールだけは、その他の巨大な仲間たちと同じ規模の降着円盤を持っています。
人類が知る限り、このブラックホールの存在は不可能なんです。
この銀河の観測がされたそもそもの理由は、降着円盤をもたないブラックホールを観測する為でした。
このような意外な発見こそが人類の知識を深めてくれます。
現状飢えているはずのブラックホールが、これほどの降着円盤を支えられている理由は分かっていません。
その秘密を探る為に、ハップル宇宙望遠鏡は明るさの低いその他の銀河にも目を向けており、そこにあるブラックホールにも同様の特徴があるかどうか検証する予定となっています。
ハップル望遠鏡の仕事は、天文学者たちがこのようなブラックホールの降着円盤の研究を可能にさせるだけでなく、アルベルト・アインシュタインの相対性理論検証のチャンスもあたえてくれるんです。
NGC3147の降着円盤は、事象の地平線に非常に近く発せられた光は他に考えられないほど歪められています。
これこそ長年科学者が探し求めていたものなんです。
このようなブラックホールは、法則の研究を深め時間と空間の関係をより理解するにふさわしいものはありませんね。
まとめ
宇宙で存在が許されないブラックホールの正体についていかがでしたでしょうか？
宇宙は想像することも出来ないぐらい広く、そして未知に溢れています。
そしてまだまだブラックホールは謎に包まれていますが、これからブラックホールにはどんな秘密が眠っているのか人類の研究に期待したいですね。
