ブラックホールはSFの世界のようです(実際、多くのSF本や映画に登場しています)。 しかし、長い間、ほとんどの科学者は、ブラックホールは純粋に理論上の物体だと信じていました。 ブラックホールという概念

ブラックホールという概念は、1783年にイギリスのアマチュア天文学者ジョン・ミッシェルによって初めて考え出されました。 ミッシェルは、光の粒子には質量があるというニュートン的な前提で考えていました。 そこでミッシェルは、ニュートンの重力方程式を用いて、半径が太陽の500倍で、かつ太陽の平均密度を持つ物体があれば、その脱出速度は光速より速くなることを提案した。 その数年後、フランスの数学者で天文学者のシモン・ピエール・ラプラスも、ブラックホールは実在するかという問いに対して、同様の結論を出しています。 さらに、1803年のトーマス・ヤングの二重スリットの実験により、光の波動性が確認され、重力が質量のない波に影響を与えることは不可能と思われました。

質量のある物体の周りの時空の3次元的な曲率を2次元で表したもの
NASA

しかし1905年にアインシュタインは光電効果を使って、光が光子という質量のない粒子からなることを証明します。 さらに、1915年に発表した一般相対性理論により、質量がないにもかかわらず、重力がこの粒子に影響を与えることが証明されたのである。 相対性理論によると、重力の力は、質量のある物体が周囲の時空(空間と時間の3次元を合わせた4次元の連続体)をゆがめることによって生じる。 1916年、カール・シュヴァルツシルトはアインシュタインの一般相対性理論を解き、光速を超える脱出速度を持つ物体の半径を決定することに成功した。 しかし、アインシュタイン自身は、ブラックホールの可能性は数学的な好奇心に過ぎず、一般相対性理論の予測としては面白いが、現実を正確に描写したものではないと主張した。 20世紀半ばに中性子星が発見されたとき、宇宙物理学者はブラックホールのようなコンパクトな天体が実際に存在するかどうかを真剣に考え始めたのです。 その名前が示すように、私たちはブラックホールそのものを見ることはできませんが、ブラックホールがその環境に与える影響を観察することはできます。

Sgr A*周辺の銀河系中心に近い13個の星の観測位置と予測位置。
Credit: Keck/UCLA Galactic Center Group/Cosmus

さらに、ブラックホールが複数の星系で発生した場合、目に見える伴星に重力が作用するのを目撃することもできます。 実際、1964年に気球飛行中に強いX線放射から発見された最初の真のブラックホール候補「はくちょう座X-1」は、その後、軌道のきつい大質量星への重力効果から、ブラックホールと認識されるようになりました。 同様に、天の川の中心にある「いて座A*」という超巨大ブラックホールも、恒星S0-2(略称S2)の軌道を15年半にわたって観測していた天文学者によって確認されたのです。 さらに詳しく:天文学者がどのようにブラックホールの歴史を明らかにしているのか、ブラックホールがどのように宇宙を形成してきたのか、そして、近い将来、ブラックホールを実際に撮影できるようになる世界的な新しい観測装置を覗いてみましょう。 スカイ&テレスコープのニュースレターに登録し、無料のブラックホールeBookをダウンロードするために、あなたのEメールを入力してください。

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