ブラックホールは爆発することができますか!?

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ブラック ホールは宇宙の掃除機です。巨大な天体で、光さえ逃れられません。

ほとんどの人は、ブラック ホールはそこにとどまり、漂うガスや塵のかけらをむさぼり食うだけだと想像しています。

しかし、ブラックホールは実際にもっと興味深い内部生活を持っているのでしょうか? たとえば、それらは爆発する可能性がありますか? 「爆発」が「途方もない量のエネルギーの突然の短い放出」である場合、答えは明白にイエスです. そして最良の部分は、自分自身または近くの環境を爆発させることによって、いくつかの興味深い方法で爆発できることです.

ホーキング放射

ブラック ホールが爆発する方法は 1 つあります。 この背後にあるプロセスは、1976 年に有名な天体物理学者スティーブン ホーキングによって発見された、ブラック ホールが完全に黒いわけではないという事実に関連しています。

オハイオ州立大学の物理学者であるサミール・マトゥール氏は、電子メールで Live Science に次のように語っています。 「しかし、ホーキング博士は、量子力学により、穴が低エネルギー放射を放出することにより、ゆっくりとそのエネルギーを無限大に漏らしてしまうことを発見しました。これはホーキング放射と呼ばれます。」

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ブラック ホールが新しい物質を吸い込まない限り、ホーキング放射を放出するにつれて質量が徐々に減少します。 しかし、ホーキング放射はゆっくりと放出されます。 太陽の数倍の質量を持つ通常のブラック ホールは、毎年約 1 個の光子、つまり光のパケットを放出します。 その速度では、典型的なブラック ホールが完全に蒸発するのに 10^100 年かかります。

しかし、ホーキング博士は、小さなブラック ホールの方がはるかに速く蒸発することに気付きました。 ブラックホールがどんどん小さくなっていくにつれて、ますます多くの放射線を放出します。 ブラック ホールはその寿命の最後の瞬間に非常に多くの放射線を放出するため、効果的に爆弾のように作用し、高エネルギーの放射線と粒子の奔流を放出します。

極初期の宇宙で小さなブラック ホール (地球サイズ程度) が形成された場合、それらが蒸発するのに数十億年かかることになります。 .

これまでのところ、天文学者は原始ブラック ホールが爆発したという証拠を発見していませんが、そこにある可能性があります。

スーパーラディアンス

ブラック ホールは、回転しているという事実のおかげで、宇宙のどこにも見られない別の種類の爆発を起こします。 回転するブラック ホールは、その仕組みを最初に解明したニュージーランドの数学者ロイ カーにちなんでカー ブラック ホールとも呼ばれ、事象の地平面の周囲にエルゴスフィアを作り出します。 エルゴスフィアは、何も静止していない細長い空間です。 回転するブラック ホールに向かって落下するものはすべて、粒子がエルゴスフィアに入ると、その周りを周回し始めます。

ブラック ホールの周りの回転する時空も、光子を引き寄せることができます。 十分な数のフォトンが存在する場合、それらは互いに跳ね返ったり、さまよっているパーティクルで跳ね返ったりする可能性があります。 バウンスによって、光子がエルゴスフィアから逃げることがあります。 しかし、跳ね返りによって光子がブラックホールに向かって深く落ち、そこでエネルギーを得る場合もあります。 その後、それらは再びより高い軌道に分散され、その後落下する可能性があります。

このプロセスが繰り返されるたびに、またブラック ホールを一周するたびに、光子はエネルギーを獲得します。 このプロセスは「超放射」と呼ばれます。 光子が最終的に自由になると、最初に旅を始めたときと比べて膨大な量のエネルギーを持つことになります。

十分な量の光子がこのプロセスに参加すると、それらはすべて一度に爆発して信じられないほどのエネルギーを放出し、「ブラック ホール爆弾」として知られるものになります。 ブラック ホール自体は爆発しませんが、この超放射効果は、ブラック ホールが環境にどれほど強力な影響を与えるかをもう一度示しています。

ディスクとジェット

この画像は、星が超大質量ブラック ホールの近くを致命的に通過するときに発生する潮汐破壊イベントのアーティストの概念であり、相対論的ジェットを発射することによって反応します。

この画像は、星が超大質量ブラック ホールの近くを致命的に通過するときに発生する潮汐破壊イベントのアーティストの概念であり、相対論的ジェットを発射することによって反応します。 (画像クレジット: Sophia Dagnello、NRAO/AUI/NSF)

ブラック ホールが爆発を引き起こす最も一般的な方法は、それ自身の自己破壊によるものではなく、圧倒的な重力の力によるものです。 銀河の中心には超大質量ブラック ホールがあり、恒星などの大きな塊が近くを通過することもあります。 それが起こると、星は潮の影響でズタズタに引き裂かれ、この引き裂かれる過程で爆発的なエネルギーバーストが放出されます。 地球上の天文学者は、X 線とガンマ線放射の短いが強烈なフレアとして、このエネルギーの放出を目撃することができます。

これらの巨大なブラック ホールは、恒星を細断するだけでなく、巨大な降着円盤の中で絶え間なく渦を巻く物質の群れを頻繁に収集します。 降着円盤は数千兆度の温度に達し、宇宙で最も明るい天体になります。1 つの輝く円盤は、一度に 100 万個を超える銀河を凌駕することができます。

最も強力な場合、円盤は電場と磁場を巻き上げ、円盤の物質の一部をブラック ホールの周りに流し込み、数万光年に達する長くて薄いジェットの形で放出します。

これらのジェットは技術的には爆発としてカウントされませんが、それでもかなり激しいものです。

もともとライブサイエンスに掲載されました。



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