宇宙&物理2chまとめ【宇宙】平均的ブラックホールは長期にわたる物質の「つまみ食い」で成長

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【宇宙】平均的ブラックホールは長期にわたる物質の「つまみ食い」で成長

[ 2012/07/02 21:01 ] 宇宙 [ 天文 ] [ コメント(0) ]
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1: 依頼130-28@白夜φ ★ 2012/06/26(火) 00:17:24.60 ID:???

<平均的ブラックホールはつまみ食いで成長>

【2012年6月21日 HubbleSite】

数十億光年以上かなたでも明るく輝く天体、クエーサー。
その正体は銀河の中心にあるブラックホールが活発化したものと考えられている。
活発化の要因の1つとして銀河同士の衝突があるが、ごく平均的な大多数のクエーサーにはそうした痕跡がなく、長期にわたる物質の“つまみ食い”で成長しているらしいことがわかった。

──────────────────────
クエーサーは、遠方銀河の中心にある巨大質量ブラックホールが活発化して強烈な光を放つ、宇宙の中で最も明るい天体だ。数十億光年以上かなたでも輝いて見えるクエーサーの観測は、宇宙初期に形成されたブラックホールや銀河についての情報を得るのにも役立つ。

クエーサーの中でも目立って明るいものは、他の銀河との接触で変形した銀河に見られる。
銀河同士の接近や衝突によって、大量のガスやちりが中心ブラックホールに送り込まれるからだ。
では、ごく普通の渦巻銀河の中にある、平均的な明るさのクエーサーではどうだろうか。
米イェール大学のKevin Schawinskiさんらの研究によると、ガスの塊や小さな伴銀河の“つまみ食い”が活動源になっているようだ。

研究では、ブラックホール成長の全盛期だった80億年から120億年前に存在した銀河を調査した。
NASAの赤外線天文衛星「スピッツァー」のデータから活発なブラックホールを擁する30個の銀河を選び出し、
ハッブル宇宙望遠鏡の近赤外線データで銀河の形状を調べた。
すると、銀河衝突の明らかな痕跡があるものは1個だけで、それ以外ではほぼ見あたらなかった。

銀河の衝突から生まれたクエーサーは際立って明るいため目を引くが、大多数の「平凡な」ブラックホールは、ガスの塊や小さな伴銀河などを長期にわたってつまみ食いして成長するのだ。
短期の劇的な現象や、それに伴う大量のガスの取り込みは必ずしも必要ではない。

クエーサーに“火が点く”プロセスとしては、銀河内のガスのかき混ぜ、超新星爆発、
小天体の取り込み、ガスや恒星といった物質のブラックホールへの流入などが考えられるという。

「天の川銀河の中心にある超大質量ブラックホールにも、その周りの数光年以内にはクエーサーを生み出すのに十分な量のガスが存在しています。今はたまたまそうなっていないだけで、
何かのはずみで小さなガス雲がブラックホールに吸い込まれればクエーサーになる可能性もあるのです。
銀河内のランダムな運動や乱流などにより、ガスはブラックホールに流れ込みます。
100億年前の宇宙ではこうした乱流が頻繁に起こり、ガスももっと豊富でした。
小型銀河もたくさんあって、大型銀河に飲み込まれることも多かったでしょうね」(Schawinskiさん)。
_______________

▽記事引用元 AstroArts
http://www.astroarts.co.jp/news/2012/06/21quasar/index-j.shtml

調査対象となった遠方宇宙の銀河。
中心部のクエーサーは大量のガスやちりなどに隠れているため、この画像では確認できない。
(提供: NASA, ESA, and K. Schawinski(Yale University))
quasar.jpg
Image Credit:Ute Kraus
元スレ:http://anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1340637444/













2: 名無しのひみつ 2012/06/26(火) 00:22:17.25 ID:PdqWGu1w

お行儀わるい子ね!


4: 光速不変の原理があるかぎり 2012/06/26(火) 00:23:30.01 ID:7JrdiDyq

ブラックホールの表面と中身は時間が進行していないわけで。
内部には時間当たりの重力は働いていないことになるな


10: 名無しのひみつ 2012/06/26(火) 00:51:51.43 ID:i8fl/xKC

>>4
無限遠から見ると事象の地平面で時間が停止してるように見えるだけで
その場では普通に時間は進んでいるので勘違いしないように
238px-Ergosphere_ja.png

事象の地平面 - Wikipedia
事象の地平面(じしょうのちへいめん、event horizon)は、物理学・相対性理論の概念で、情報伝達の境界面である。
シュヴァルツシルト面と言われることもある。空間を2次元に単純化したモデルを考え、事象の地平線(じしょうのちへいせん)ということもある。
情報は光や電磁波などにより伝達され、その最大速度は光速であるが、光などでも到達できなくなる領域(距離)が存在し、ここより先の情報を我々は知ることができない。この境界を指し「事象の地平面」と呼ぶ。




15: 名無しのひみつ 2012/06/26(火) 01:45:32.52 ID:7JrdiDyq

>>10
それ遠くからみた事実は停止しているを否定していないだろ。
其の場では普通に時間が進むって、そとの進行時間と比べれば0に等しいのも
事実だろ。勘違いじゃないよ。


20: 名無しのひみつ 2012/06/26(火) 04:39:35.46 ID:i8fl/xKC

>>15
いや勘違いです
時間の進みは相対的なもので重力ポテンシャルの浅い位置からより深い位置を見ると
遅く進んで見えると言うだけ
例えばあり得ないが単純化して地球が薄い無限平面で地表の重力がちょうど1Gである場合、
地表では何の不思議もない普通の世界で重力も普通
しかし無限の上空まで1Gの重力が続くためおおよそ1光年ほど離れた位置からは
地表の時間が停止しているように見える
さらにその1光年離れた位置からはその場所も時間が停止して見えるという事になる
つまりそんなものは全くの見せかけに過ぎない、何も特別な事は起きていない


9: 名無しのひみつ 2012/06/26(火) 00:51:16.94 ID:IIDK06yr

さあ食え お前好きだろ 物質


16: 名無しのひみつ 2012/06/26(火) 01:48:46.11 ID:XL0H7ZHh

数十億光年のかなたからでも明るく見えると言う事は、よほどの強烈なエネルギーを
発していると言う事か。
もし地球が有る天の川銀河の中心のブラックホールがクエーサー化したとしたら
銀河系内に在る地球のような文明は生き残れるのだろうか?それともそこまでは危なくない?
Gb1508_illustration_20120629165237.jpg

クエーサー - Wikipedia
非常に離れた距離において極めて明るく輝いているために、光学望遠鏡では内部構造が見えず、恒星のような点光源に見える天体(準恒星状電波源[1]、quasi-stellar radio source)のこと。Quasar、QSOという呼称は quasi-stellar radio source(準恒星状天体)を縮めたものである。日本語では準星などと呼ばれていた。スペクトルの電波部分が弱いクエーサーのみを区別してQSOと呼ぶ場合もある。また、以前はクエーサーがホワイトホールであるとする説もあった。




17: 耳を傾けて ◆MoQpLp7QS. 2012/06/26(火) 02:41:59.20 ID:+S9nmT0q

>>16

   あんなもの、遠くあって欲しいですよ。超新星爆発1つが近距離で起こるだけで
   生命は絶滅しますから。ベテルギウスのγ線バーストが地球の方向に向くのか
   そうではないのかで、議論になるぐらいですね。

   BHやらクエーサーのエントロピーって、増大なのか減少なのか、どっちだったっけ。


22: 名無しのひみつ 2012/06/26(火) 07:25:27.74 ID:kcP3Vj4T

>>17
ベテルギウスのγ線は地球に来ない


18: 名無しのひみつ 2012/06/26(火) 04:08:52.66 ID:NWF9eGOz

太陽の質量の97億倍の質量を持つブラックホール。
銀河同士が、衝突して巨大ブラックホール出来る説がある、40億年後天の川銀河と
アンドロメダ銀河が衝突すればブラックホールの合体が見られる。
でも赤外線衛星で、2つのブラックホールが接近がみられた。
ブラックホールがジェットを吹き上げ100万光年先まで、吹き上げていた例もあると言う。
ブラックホールは宇宙最大の重力エネルギー?
宇宙最大のエネルギーは、ダークマター。ビックバンで星をとうざけている。


19: 名無しのひみつ 2012/06/26(火) 04:34:32.42 ID:miuEC0KC

ブラックホールと掃除機の違いが分からない

なんでも吸い込むのが掃除機で
吸引力が変わらないのがブラックホールか


23: 名無しのひみつ 2012/06/26(火) 09:22:53.37 ID:MqAcBuow

>>19
吸い込むと言うか引き付ける重力が物凄い超大質量の天体だから
成長して質量が増えるほどむしろ吸引力は強くなってるな
宇宙の星が全部ブラックホールに呑まれるほどの遥か未来では
ブラックホールも段々蒸発していくから弱くなっていく


24: 名無しのひみつ 2012/06/26(火) 09:45:10.20 ID:kcP3Vj4T

>>23
質量が蒸発するって、それはどこに消えるんだよ。


26: 名無しのひみつ 2012/06/26(火) 09:51:08.17 ID:Pgc5SmOK

>>24
ホーキング輻射で検索

ホーキング放射 - Wikipedia
ホーキング放射(ホーキングほうしゃ、Hawking radiation)またはホーキング輻射(ふくしゃ)とは、ホーキングが存在を提唱・指摘した、ブラックホールからの熱的な放射のことである。
ブラックホールは熱的な特性を持つだろう、と予言したベッケンシュタインの名前を取って、ベッケンシュタイン・ホーキング輻射(Bekenstein-Hawking radiation)と呼ぶこともある。




21: 名無しのひみつ 2012/06/26(火) 05:40:46.98 ID:XL0H7ZHh

わはは。思考停止した我が頭脳の事象の地平面では時間が停止。いかなる知識も決して脱出、いや侵入できない。


27: 名無しのひみつ 2012/06/26(火) 09:55:22.80 ID:kcP3Vj4T

熱になって宇宙にばら撒かれるって事は、最終的に宇宙は熱くなっていくんだな。


28: 名無しのひみつ 2012/06/26(火) 10:03:16.30 ID:QuEYojc5

>>27
暑さと寒さの差がなくなっていくというのが正しい
全体に均質化して、なにも起こらない宇宙になっていく(熱的死)

熱的死 - Wikipedia
熱的死(ねってきし)とは、宇宙の最終状態として考えられうる状態で、宇宙のエントロピーが最大となる状態を指す。宇宙が熱的死に陥るとする考えは、「孤立系のエントロピーは増大する」という熱力学第二法則から導かれる。宇宙で無限の時間が経過すると、全てのエネルギーが均等に分布する状態に漸近的に到達すると考えられる。




32: 名無しのひみつ 2012/06/26(火) 13:26:18.87 ID:MqAcBuow

>>27
今の宇宙モデルだと永遠に膨張して
永遠に絶対零度に向かって冷え続けるよ(到達はしない)


33: 名無しのひみつ 2012/06/26(火) 13:40:32.47 ID:eT/JF38k

>>32
加速膨張を説明するために真空エネルギーを入れると
そうはならん気がするんだが


29: 名無しのひみつ 2012/06/26(火) 10:09:04.77 ID:yhq8Iyf4

>もし地球が有る天の川銀河の中心のブラックホールがクエーサー化したとしたら

とりあえず仮に今現在の地球の時間で起こってたとしても、第一波の宇宙線が届くのは、3万年ほど後だ。
その頃には俺もお前も下手すりゃ人類も、この地球上にはいない。
新しい生命体には受難だが。

…3万年前に起こっていたなら、知らんがw


31: 名無しのひみつ 2012/06/26(火) 10:48:09.76 ID:QuEYojc5

>>29
この手の書き込みを見るたび思うがそこの時間差を気にする意味は無いんだよ
見えてるものが「今」と考えてなにも問題はない
ここから(亜光速で)動かない限りね


35: 名無しのひみつ 2012/06/26(火) 17:31:05.35 ID:jy+kXSPj

・ブラックホール(球)表面に近い低層圏は強力な重力で捩れに捩れた空間がある。
・中層圏(透明な空間)から高層圏にかけて強い重力で分子レベルまで分解された物質が渦巻き
 ごく一部は捻れた空間に吸い込まれて行く、そして、そのさらに一部だけが本体表面に到達する。
・高層圏を過ぎると無数の星が集まる球体然とした明るく光るバルジ部分となる。
・そして、バルジの外にはブラックホールの重力の大きさと回転方向で銀河を形作る腕が形成される。


36: 名無しのひみつ 2012/06/26(火) 19:39:11.30 ID:OJCHlQiS

ブラックホールって超高密度の物質なんだろ


37: 名無しのひみつ 2012/06/26(火) 20:00:50.95 ID:eT/JF38k

物質ではないよ
物質としての密度の上限が中性子星や
あるかどうかはっきりしないクォーク星
それより密度が高くなると何者も収縮を止められず
体積ゼロ、密度無限大の点へと崩壊する

半径があるのは見た目だけのこと
そこより近づけば光も出てこられないから
真っ黒な球に見える


39: 名無しのひみつ 2012/06/26(火) 21:46:28.06 ID:i8fl/xKC

>>37
それは一般相対論の限界によるものと考えられており
真剣に特異点に崩壊してるとは現在では考えられていない
BHが熱力学的に矛盾を起こさないために満たしているべき条件を考察すると
BHは表面積に比例したエントロピーを持ち、輻射を行う(有限の温度を持つ)事が導かれる
この結果とホーキング輻射の理論は計算結果がピタリと一致しており
さらにはホラグラフィック理論からも同様の結果が導かれる

このように複数の全く異なる手法から完全に同一の結果が出るのは偶然とは考えられない
そしてこの結果はBHが面積に応じたエントロピーを持つ=内部構造を有することを示している
そのためBHが穏当な(物理法則を破ったりしない)内部構造を持つことは確実視されている


40: 名無しのひみつ 2012/06/26(火) 21:52:38.89 ID:oVxZKbUF

>>39
その「表面」って、シュバルツシルト半径のところにある「事象の地平面」のことだから

特異点はその内側、つまり我々の宇宙とは基本的に関係を持たない領域にある
あとは大体あってるね


43: 名無しのひみつ 2012/06/26(火) 22:27:33.98 ID:i8fl/xKC

>>40
だから事象の地平面は無限遠から見たときの話でそこには実際は何もないと何度も・・
例えば超ひも理論では弦の凝縮状態が離れた所からは特異点に見えてしまうことが導かれていて
その計算結果が温度の低い極限でホーキング理論と一致することが確認されている

そもそも真の事象の地平面は完全な一方通行で別の宇宙と同じ、絶対に戻ってこれない
しかしBHは有限の時間で蒸発して吸い込んだ情報を全部そのまま吐き出してしまう
この宇宙では真の事象の地平面などは存在しないということだよ


50: 名無しのひみつ 2012/06/29(金) 12:43:55.05 ID:+Us7enB6

>>39
>そしてこの結果はBHが面積に応じたエントロピーを持つ=内部構造を有することを示している 

表面構造しか持って無いやん


41: 名無しのひみつ 2012/06/26(火) 21:54:42.65 ID:oVxZKbUF

ただし「構造を持つ」というのは無理があるな
「かつて物質だったものの情報を何らかの形で保持している」
というべき


42: 名無しのひみつ 2012/06/26(火) 22:15:50.31 ID:mFqQpDtX

宇宙を考えれば考えるほど虚しくなるよな
結局は永遠なんてなくて、できては消えできては消えの繰り返し
そこに意味なんてないんだろうし


44: 名無しのひみつ 2012/06/26(火) 22:43:26.32 ID:oVxZKbUF

まあ特異点といったって実際特異点まで縮むところを見られるわけじゃないからな
地平面まで縮んだところで無限大の重力により時間は止まってしまうんだから

ブラックホールはこの宇宙から消える途中で凍りついた幽霊みたいなもの
と言うこともできる


51: 名無しのひみつ 2012/06/29(金) 14:22:35.66 ID:AvB4pU7G

39じゃないが
この話の重要なところは「空間に蓄えることのできるエントロピーの量は
空間の体積ではなく表面積に比例する」っていうところなんだよ

つまりものごとの本質は2次元の表面に蓄えられた情報であって
我々が見る3次元世界はすべて幻のようなものかもしれないという話になる
詳しくは「ホログラフィック宇宙論」でググれ


64: 名無しのひみつ 2012/07/01(日) 11:09:11.17 ID:eXG1p0U2

>>51
>この話の重要なところは「空間に蓄えることのできるエントロピーの量は 
>空間の体積ではなく表面積に比例する」っていうところなんだよ 

50だが、「ブラックホールに蓄えられて外部に取り出せるる情報量は、その表面積に比例
する」だろ

因果の地平により内部構造の持つ情報が外部に影響できないブラックホールですら、表面
での場の連続性により表面積に比例して外部に取り出せる状態は持つってことだが、その
情報があるのは表面

つまり、無毛でツルペタのはずのBHをHDでみたら、量子的な皺だらけで失望したってこった


67: 名無しのひみつ 2012/07/01(日) 18:10:10.03 ID:XzUsz1zz

>>64
量子論によって全体の情報量は必ず保存するから
地平面の向こうに吸い込まれて特異点に消えている物質など存在しないということ
ある空間の情報量は表面積に比例するというのはBHに限らず宇宙のどこでも成り立つ話


71: 名無しのひみつ 2012/07/01(日) 20:28:38.57 ID:eXG1p0U2

>>67
○量子論によって全体の情報量は必ず保存するから 

×地平面の向こうに吸い込まれて特異点に消えている物質など存在しないということ 
○地平面の向こうに吸い込まれて特異点に消えている情報など存在しないということ 

×ある空間の情報量は表面積に比例するというのはBHに限らず宇宙のどこでも成り立つ話

重力場と黒体輻射程度しかない真空と物質場でぎっしりの空間の情報量が同じわけがない


49: 名無しのひみつ 2012/06/29(金) 12:17:28.05 ID:tRkLNW4i

クエーサーって数千億の星が集まった銀河じゃなくて、
1つの天体のくせに数十億光年の距離でも光が届くとかヤバすぎるな
クエーサーの周囲100万光年でも生物とか住めないんじゃね?


54: 名無しのひみつ 2012/06/30(土) 11:14:58.66 ID:q/cF25sC

>>49
クエーサーの正体は活動銀河
単一の天体ではないよ


55: 名無しのひみつ 2012/06/30(土) 20:46:01.13 ID:mtgQkUmo

クエーサーってブラックホールが吸い込む時に光ってる状態だろ?


56: 名無しのひみつ 2012/06/30(土) 20:57:29.29 ID:q/cF25sC

そう銀河中心核のBHの降着円盤が光を出しているだけ
銀河はBHの周囲に十分吸い込む物質がある=銀河が若い時は全部活発に活動してる
クェーサーは活動銀河の中でたまたま地球に向かって明るい方向を向けているものに過ぎない
つまりクエーサーの正体はただの若い銀河(の中心核)
物事は何でも解明されてしまうとつまらないものだ


58: 名無しのひみつ 2012/06/30(土) 23:46:55.30 ID:ZMBu9OUj

なんで一直線に吸い込まれていかないの?
ぐるぐる渦巻きなのはなんで?


59: 名無しのひみつ 2012/07/01(日) 00:17:30.43 ID:mpL/v/kO

お風呂の栓を抜くと渦巻きになるだろ?
それと同じだ(多分)


61: 名無しのひみつ 2012/07/01(日) 06:10:10.17 ID:nvASS06P

俺ら(外部)から観測すると吸い込まれる物質は事象の地平線で止まるんだろ?
物質をつまみ食いして成長したブラックホールが何故観測出来るんだ?


62: 名無しのひみつ 2012/07/01(日) 07:58:49.78 ID:AwgZa0yc

地平面の半径がだんだん大きくなるから


63: 名無しのひみつ 2012/07/01(日) 08:03:03.20 ID:AwgZa0yc

あと落ち込む物質は地平面で止まるのではなく「見えなくなる」
発する光が無限の赤方偏移によりエネルギーゼロになってしまうから。
時間が止まるとはそういうこと。


72: 名無しのひみつ 2012/07/01(日) 20:38:09.37 ID:khVObyXn

物質によって引き起こされる不可視領域
影みたいなものと考えればわかりやすいが完全に同じものではない
日食で太陽が隠れる範囲は月のサイズだがブラックホールの中の星が光をさえぎる範囲は星のサイズより極端に大きい
光を曲げて引き寄せるので引き寄せられて星にさえぎられる事になるから
虫眼鏡で光を集中した光点に何かものをおいておけば虫眼鏡の影が似たような形になるかも


73: 名無しのひみつ 2012/07/02(月) 15:47:35.97 ID:H9DBL9le

平均的ブラックホールって言葉に違和感
ブラックホールの時点でヤバイのに平均的って・・・






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