太陽系の近くでブラックホールが形成されたらどうなるでしょうか?

夜空に異変が始まってから数週間が経ち、他の皆さんと同じように、あなたもそのニュースに釘付けになっています。今夜、大統領の演説が報道され、その後、天体物理学者、地質学者、気候学者によるさらなる分析が行われます。悪い冗談のように、彼らは「良いニュース」と「悪いニュース」という言葉で話します。

良いニュースは、私たち全員が死んでいるわけではなく、地球が破壊されて宇宙に飛び去ったり、重力排水路を渦を巻いて太陽に落ちたりするわけではないということです。

悪いニュースは、私たちが「非常に興味深い気候変動」に直面しているということです。結局のところ、ブラックホールとのニアミスから生き残ることは、タイタニック号から脱出するのと似ていますが、北大西洋で凍死するだけです。

ブラックホールは宇宙で最も恐ろしい現象の一つに数えられます。彼らの巨大な重力は、空間と時間を、そして彼らに対する私たちの理解をほとんど限界点まで歪めます。さらに大きく迫っているのは、銀河の中心に潜む超大質量ブラックホールであり、数百万から数十億の星に相当する物質の貯蔵庫である。

これらの黒い獣の1つが私たちの太陽系の近くで形成または通過した場合、どのような混乱をもたらす可能性がありますか？

ほとんどの仮説的な質問と同様、悪魔は細部に宿ります。ブラックホールは旋回しながらどれくらい近づくでしょうか?それはどこから来たのでしょうか？それはどれくらいの規模になるでしょうか？

まず第一に、私たちの太陽がブラックホールになることは決してありません。必要な種類の重力崩壊を起こすには、10～15倍の質量が必要となる。また、私たちの銀河系の近隣にある星々も、大きな危機に見舞われることはないでしょう。近くのきらめきのほとんどは赤色矮星であり、シアトルのスターバックスと同じくらい一般的な強力なダニであり、私たちの太陽の質量のほんの一部 (8 ～ 60 パーセント) しか含まれていません 。

これには 2 つの可能性が残されています。ブラック ホールが私たちの近くで自然発生的に形成されるか、不正な者が近くを通過するかのどちらかです。 大型ハドロン衝突型加速器否定派の抗議にもかかわらず、最初の可能性は捨てて構いません（理由は後で説明します）。

2 番目の可能性については、天文学者と天体物理学者は 2000 年にさまようブラックホールの存在を確認しましたが、ブラックホールが私たちに衝突する可能性はほぼゼロです。 ウンルー』。小説家のダグラス・アダムスがかつて言ったように、「宇宙は広いです。それがどれほど広大で、途方もなく、気が遠くなるほど大きいか、あなたは信じられないでしょう。つまり、化学者への道は遠いと思うかもしれませんが、それは実際のことです」まさにピーナッツを宇宙へ。」

とはいえ、その可能性はあまりにも興味深いので、探求しないわけにはいきません。

空間と時間に対するブラックホールの影響

遠くから見ると、ブラック ホールは、重力のある巨大な物体のように機能します。人間の真上に来るまでは、古典力学とニュートンの万有引力の法則に従います。これは、2 つの物体間の引力がそれらの質量に比例し、落下することを示しています。距離とともに急速に。言い換えれば、太陽265 個の重さの青色矮星である R136a1 と、太陽質量 265 個のブラック ホールとの間に重力の違いはありません 。

ただし、ブラックホールがあなたをその重力スリーパーホールドに包み込むほど近くに近づくと、別の一連のルールに取り組むことになります。ブラックホールを予測したアインシュタインの一般相対性理論では、重力は空間と時間を歪めるとも述べています。そしてその極度の重力は、バニラアイスのようにそれを極限まで行います。

宇宙船からブラックホールを研究したい場合、巨大な塊に近づくほど、円軌道を維持するためにエンジンがより強力に起動する必要があることがわかります。最初は、時折ロケット弾を発射するだけで安定します。より近づくと、不規則な軌道を維持するだけでも膨大なエネルギーを消費しなければなりません。さらに近づくと、絶え間なくロケットが燃え続けるだけが、あなたたちと全滅の間に立ちはだかるでしょう。

燃料が切れると（または宇宙の狂気に屈してエンジンを停止すると）、ブラックホールの事象の地平線に螺旋を描き、そこを超えると光さえも逃げることのできない境界線に突入します。そこから、あなたは運命と出会うことになります。特異点へ向かう容赦ない旅を止めることはできません。特異点は、私たちが知っている物理学が球状に丸まって泣き叫ぶ、無限に歪んだ時空の中心です。

あなたのアプローチを通じて、時間は大幅に遅くなったでしょう。あなたの観点からは何も変わらないでしょうが、遠くから見守っている友人にとって、あなたの周りの時間は油を塗った稲妻のようにではなく、むしろ寒い2月の朝の樹液のように流れるでしょう。事象の地平線のすぐ外側で、あなたは止まっているように見えるでしょう。光は事象の地平線から逃れることはできないので、友人があなたを見るのはそれが最後になるでしょう。

重力タイムワープは普遍的に発生しますが、通常は微弱すぎて気づかれません。たとえば、地球上では、海面での年齢はエベレスト山頂での年齢よりも毎年 10 億分の 1 秒短くなります 。

ブラックホールの中では、時間がさらにねじれます。実際、特異点に陥ることは避けられないと私たちが言うとき、それは単に強い重力や空間の歪みのせいではありません。むしろ、ブラックホール内の時間がかなりの程度まで歪み、特異点が文字通りあなたの未来にあるのです。 。特異点への到達を阻止しようとすることは、時間を止めようとするようなものです。

私たちの太陽系がそのような力の流れに偶然遭遇したらどうなるかを読み続けてください。

破滅の日

遠く離れたブラックホールが、超新星爆発を起こす星と連星の抱擁の中に閉じ込められていると仮定してください。突然解放されたこの重力巨人は、秒速数十キロから数百キロの速度で私たちに向かって突進してきます。どうすればわかるでしょうか？

簡単に言うと、ブラックホールの巨大な重力は光ですら逃げることを拒否するため、少なくとも何かと相互作用するまでは、私たちはそうしないだろうということです。そこで、黒いカーペットの上にある胡椒の実を見つけようとする代わりに、間接的にブラック ホールを特定できる方法をいくつか見てみましょう。

まず、ブラックホールによって引き裂かれた物質は、降着円盤に渦を巻く際に放射線を放出し、その周囲の領域をクリーグライトの下で羽のボアのように「輝かせ」ます。

第二に、ブラックホールが周囲の空間を歪めていることが地球人によって発見された場合、検出可能になってしまう可能性もある。アインシュタインの一般相対性理論によって予測されたこの重力レンズは、銀河、ブラック ホール、太陽などの巨大天体の近くで天文学者によって観察されています。

しかし、理想的な状況下であっても、この方法でブラックホールを見つけるのは、夜に双眼鏡を使って斑点のある犬に付いているノミを見つけるよりも難しいでしょう。そして眼帯。重力レンズが地球から見えるためには、ブラックホールが私たちと星の間を通過する必要があります。私たちがそれを発見するには、天文学者がそれを比較するために通常の視野を持てるように、それが星を横切る必要があります。たとえこれが起こったとしても、これはありそうにありませんが、ブラックホールのサイズもレンズ効果のサイズも非常に小さいため、たとえ探していたとしても幸運にもそれを見つけることができるでしょう。

最後に、ブラック ホールは、惑星、星、小惑星、彗星などの天体と重力で相互作用することによって自分自身を認識する可能性があります。これは、私たちに重要な疑問をもたらします。それは、仮説上のブラック ホールが太陽系の近くをどれくらい通過するかということです。

近づくほど被害が大きくなるのは明らかだ。ニアミスは、スズメが螺旋状のクモの巣に激突するように、惑星や月の軌道を大きく乱し、湾曲した軌道を相互作用のもつれに引きずり込む可能性がある。

地球上の私たちの視点から見ると、潮の流れが変わり、空の様子も変わるでしょう。ブラックホールの重力によって私たちの軌道が太陽から遠ざかったり、内側に近づいたり、軌道がより楕円形になったりしたら、私たちは地球の気温や季節の変化、あるいはそれ以上の変化に悩まされることになるでしょう。最悪の場合（ブラックホールになるまでは）、地球は太陽に投げ込まれるか、脱出軌道で宇宙に飛ばされ、凍って死ぬ運命にあるかもしれない。

有名な天体物理学者ニール・ドグラース・タイソンはかつてニュース番組「20/20」で、独特の控えめな表現でこう語った。「もしブラックホールが訪れたら、太陽系にとっては悪い日になるだろう。」

それを念頭に置いて、事象の地平線の周りで踊るのをやめて、すぐに飛び込んでみましょう。

ファーストコンタクト: 良い知らせと悪い知らせ

運命にある — それ以外に言葉はありません。科学者たちは数値を解析し、私たちはブラックホールの進路上にいます。ブルース・ウィリスや核兵器を運ぶ勇敢な石油業者の乗組員でさえ、今では私たちを救うことはできません。

海王星におけるブラックホールの重力の引っ張りは、何か悲惨なことが進行中であるという最初の確かな手がかりを提供します。天文学者は海王星の軌道をよく知っているため、1秒角(角度の単位) という小さな誤差を検出することができます。太陽質量 10 倍の典型的なブラック ホールが、毎秒 300 キロメートル (時速 671,081 マイル、または光速の約 1,000 分の 1) の特性速度で移動する場合、まだ 10 分の 1 光年の距離にあるにもかかわらず、これほどの大騒ぎを引き起こすことになります。出典： ハミルトン]。

最後の良いニュースは次のとおりです。これほどのサイズのブラックホールがこのような速度で移動することは、私たちが行動を起こすための約 100 年分の警告を与えることになるでしょう。ブラックホールの動きが遅い場合は、その10倍の時間がかかる可能性があります。いずれにせよ、皆さん、宇宙の箱舟の建設を開始する時が来ました。

海王星の近くを通過する際、暗黒の駆逐艦はガス巨人をその軌道に引き込みます。この惑星は今、奇妙に見えます。地球が私たちから遠ざかるにつれて、その色は赤方偏移して見えます。光を含むその放射の波長は伸び、スペクトルの赤い端に向かってシフトしています。海王星がブラックホールの後ろを通過すると、重力レンズの影響で海王星が平らになり、濁った球の周りで歪んで見えるようになります。惑星が再び出現し、私たちに向かっていくと、その色は青方偏移して見えます。その発光波長は束になって、スペクトルの青い端に向かってシフトします。

赤方偏移と青方偏移は、通常、恒星体がそれぞれ私たちから遠ざかる、または私たちに向かって移動することによって生じます。これは、救急車が通り過ぎるときのサイレンのドップラーシフトとよく似ています。ブラックホールの周囲では、それらは極度の重力が時間を歪める方法の結果でもあります。

間もなく、ブラックホールは巨大ガス惑星を引き裂き、綿菓子製造機で練られた砂糖のように、渦巻く重力螺旋、つまり降着円盤の中で構成ガスを剥ぎ取ります。私たちの観点からすると、事象の地平線に螺旋を描くまでには永遠に時間がかかるように見えます。一方、海王星の死の苦しみによって放出された光は、日食中の太陽のコロナのように、ブラックホールの輪郭をネガティブに描いています。

ブラックホールが地球上で閉じるにつれて、私たちは最終的に、ファンハウスの鏡の中のもののように、レンズを通してその周囲の星空が曲がったり伸びたりするのを見ることができます。利用可能なすべての望遠鏡が回転して、この歪みとその中心にある黒い空虚を観察します。

私たちの暗黒の破壊者が超大質量ブラックホールであれば、話はすでに終わっています。その事象の地平線は、太陽系の 5 倍もの大きさに迫っています 。しかし、それは何が楽しいのでしょうか？これらのモンスターの内部がどのように見えるかを見てみましょう。

世界の終わり、あるいは鏡越しに

あなたは破壊不可能なポッドに乗り込みます。生き残れるのはほんの一瞬であることはわかっていますが、少なくともブラック ホールの内部を体験できるくらい長く生き残ることを望みます。宇宙に打ち上げられ、内側に向かって緩やかに減衰する軌道を描くことになります。

あなたにとって幸運ですが、太陽系にとっては不運ですが、これは超大質量ブラックホールです。はい、ルールを変更していますが、変更しなければすべてがあまりにも早く起こるでしょう。その理由は次のとおりです。

小さなブラックホール、たとえば太陽質量約 30 個の中では、距離に応じて重力が急激に増大することによって引き起こされる潮汐力が、事象の地平線に到達するずっと前に人体を引き裂いてしまうでしょう。実際、事象の地平線では、頭と足の間の潮汐力は約 100 万 G (地球の重力) になります。たとえ生き残ることができたとしても、勝利を楽しむ暇はありません。なぜなら、事象の地平線を越​​えてから 0.0001 秒後に特異点に遭遇することになるからです 。

私たちの銀河系の中心にあるような、太陽 500 万個分の質量を持つ超大質量ブラックホールでは、体験は大きく異なります。最大で太陽質量 30,000 倍以上の大きさのブラックホールは、事象の地平線で頭からつま先まで 1 G 未満の潮汐力を及ぼします。破滅に向かう途中で観光する時間も増えます。曲線的な降下では、事象の地平線を越​​えてから特異点に到達するまでに 16 秒 (および変化) かかります (この「落下」時間はブラック ホールの関数です)質量; 質量が大きいほど時間がかかります) 。

ブラックホールの事象の地平線に落ちるのは、眠りに落ちるか恋に落ちるのと少し似ています。それがいつ起こるかを特定するのは難しいですが、一度起こると、現実感が大幅に損なわれます。ブラックホールの場合、まだスターフィールドを見ることができます（光はブラックホールに入ることができますが、単に出ていくことはできません）が、その眺めはシャボン玉の中の色の渦を思い出させ、何かが間違っています、また、湾曲した時空は光を歪めたりねじったりして、両眼視を混乱させます。それは目を交差させて万華鏡を覗いているようなものです 。

潮汐力によって船はタフィーのように下向きに伸び、あらゆる方向から内側に押しつぶされます。特異点に近づくと、異常な光景を目撃します。上と下の景色が薄暗く赤方偏移するにつれて、外側の宇宙が腰の周りに明るく薄い青方偏移の帯に圧縮されて見えるのです。その後、細断された物質の残りは無限の曲率点に入り、そこで既知の空間と時間が終わります。