物理

どんな物もブラックホールになり得る?「シュバルツシルト半径」を理系ライターが初心者目線で解説

よぉ、桜木建二だ。ブラックホールについてどんなイメージを持っているだろうか?宇宙のどこかに存在して、光を発さない真っ暗な天体。強力な引力で光も含め何もかも吸い込んでしまう。

そんな地球上にいる限り想像しにくい「ブラックホール」だが、実は「シュバルツシルト半径」と呼ばれるサイズより小さく圧縮すればどんな物体でもブラックホールになる。地球もブラックホールになり得るし、道端に落ちている石ころだってそうだ。理系ライターのR175と解説していこう。

解説/桜木建二

「ドラゴン桜」主人公の桜木建二。物語内では落ちこぼれ高校・龍山高校を進学校に立て直した手腕を持つ。学生から社会人まで幅広く、学びのナビゲート役を務める。

R175

ライター/R175

関西のとある国立大の理系出身。学生時代は物理が得意で理科の高校理科の教員免許も持っている。エンジニアの経験があり、教科書の内容に終わらず実際の現象と関連付けて説明するのが得意。

1.ブラックホールとは?

image by iStockphoto

まずはブラックホールについて簡単におさらいしましょう。ブラックホールからは光が出てくることが出来ず外部から光は観測されずその名の通り「真っ暗」。光が出てこられない=どんな物も出てこられないです。というのは、速度が速い物体程ほど天体から抜け出しやすいですが、宇宙で最も速度の速い「光」でさえ抜け出せないということはもはやどんな物体も抜け出すことが出来ないということ。強力な引力のため抜け出せないのです。

2.万有引力とは?

2.万有引力とは?

image by Study-Z編集部

物体が抜け出せない原因は「万有引力」で天体の中心に引っ張られるから。式を見ての通り、万有引力は2物体の質量に比例し2物体間の距離Rに反比例。ものすごく質量が大きかったり距離が近かったりすると、強力な引力となりますね。

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ブラックホールが黒く見えるのは、強力な引力のせいで光でも脱出不可能だからだ。光速度は時速11億キロで宇宙で最も速い。その速度を以ってしても脱出ないのがブラックホール。さてそもそも速度と脱出のしやすさはどう関係あるのか?

3.脱出する力

前項では、引張る側の力引力に着目していましたが、脱出する力はどうやって発生するのか?光のように速いものはなぜ脱出しやすいのか?

自転による遠心力

地球の赤道上での自転速度は時速1670キロ。これだけのスピードで回転運動をしているわけですから、それなりの遠心力が働くはずですね。そう、濡れたボールを回転させたら水滴が吹き飛んでいくようなイメージで、自転によって地球から投げ出されるような向き力が発生しています。

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