ブラックホールとは何？ブラックホール出現のメカニズム

 
宇宙の謎を語るうえで、ブラックホールの存在は、欠かせないものです。宇宙に関する研究分野は「天文学」と呼ばれていますが、天文学を論理的に説明するうえで、物理学と組み合わせることが必要不可欠であることは、よく知られています。

世界的な物理学者であるアインシュタインが、およそ100年も前に、物理学的な観点で、まだ認知されていなかったブラックホールの存在を、机上の計算結果として「予言」していたことは、天文学の分野では常識である、といいます。物理学による宇宙の説明の中で、典型的な事象のひとつが、ブラックホールなのです。

ブラックホールが物理学で説明できるものであるとすると、物理学上の観点において、「ブラックホールがなぜできるのか」ということも、説明が可能である、といえそうです。

ブラックホールとは何か

そもそものお話として、「ブラックホールとは何か」といいますと、結論としては、「第二宇宙速度と呼ばれる、重力に関係する速度が、光の速度に達してしまった天体」のことをいいます。

第二宇宙速度とは、あらゆる天体に存在するという重力、かつてニュートンが発見したという「万有引力の法則」で知られている、ごくごく常識的な概念が前提となっていて、「天体の重力圏を抜け出すための速度」のことをいいます。

たとえば地球の場合、およそ秒速11.2㎞（これは、北海道から沖縄まで約4分弱で行くためのスピードです）で飛ばなければ、地球の重力圏を抜けることができないため、第二宇宙速度は「秒速11.2㎞」、ということになります。

第二宇宙速度の前提となる重力は、天体の質量に比例して、なおかつ天体に存在する何らかの物体との距離の二乗に反比例しますので、単純に、大きな天体でであるか、小さいが質量は大きい天体であればあるほど、早いスピードとなります。

天体の寿命

一方、一般的に「恒星」といわれる天体、つまり、核融合のエネルギーを自前で発生させて、自ら光を放っているような天体は、核融合をおこなっているが故に、「天体の寿命」が存在しています（地球は恒星ではないので、明確な寿命はありません）。

恒星が寿命を迎える際には、もとの質量を保ったまま、非常に小さな大きさに凝縮され、その結果、第二宇宙速度が、光の速度に達してしまった時、ブラックホールが出現します。

ブラックホール出現のメカニズムには、恒星の寿命と、質量や大きさによってあらゆる天体が持っているという重力、そしてそこから導き出される第二宇宙速度が関係しているのです。

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