人間がブラックホールに遭遇することはないだろう。しかし私たちは、この巨大で魅惑的で、物理学を凌駕する特異点のひとつに落ちたらどんな感じなのだろうかと考えずにはいられない。
そしてNASAは、それがどんな状態であるのかを想像するのに役立つシミュレーションを作成した。
Jeremy Schnittman氏はNASAゴダード宇宙飛行センターの天体物理学者で、このビジュアライゼーションを作成した。「このような想像するのが難しいプロセスをシミュレートすることで、相対性理論の数学と実際の宇宙での結果を結びつけることができます。大胆な宇宙飛行士の代役であるカメラが、事象の地平面をわずかに外れてパチンコ玉で戻ってくる場合と、境界を越えて運命を封印する場合の2つです」と、彼は説明する。
ひとつは、視点が自由落下する宇宙飛行士のようにブラックホールに直接突っ込み、説明文が私たちが見ているものを案内してくれる。もうひとつは、ブラックホールを360度見渡せるものだ。
Schnittman氏はDiscoverと呼ばれるNASAのスーパーコンピューターを使い、わずか5日間で約10TBのデータを作成した。このシミュレーションについて、コンピュータが使用したパワーはわずか0.3％程度だった。だが平均的なラップトップコンピューターでは、同じ可視化には10年以上かかっただろう。
可視化されたブラックホールは、天の川銀河の中心にある超巨大ブラックホール（SMBH）であるいて座A*と同じ大きさである。430万太陽質量を持ち、銀河系内部を支配している。その事象の地平線は、約2500万km（1600万マイル）に達する。これは地球から太陽までの距離の約17％にあたる。事象の地平線は降着円盤に囲まれている。降着円盤とは、ブラックホールの強大な重力に引き寄せられた超高温物質の渦巻く円盤である。
ブラックホールのもう一つのタイプである恒星質量ブラックホールは、質量がはるかに小さい。Schnittman氏は、ブラックホールに落ちるなら、むしろ超巨大ブラックホールに落ちた方がいいと言う。
「選択肢があるなら、超大質量ブラックホールに落ちたいでしょう。最大約30個の太陽質量を含む恒星質量ブラックホールは、事象の地平線がはるかに小さく、潮汐力が強いので、接近する天体を地平線に到達する前に引き裂く可能性があります」と、彼は述べている。
その理由は強力な重力にある。SMBHの重力は非常に強く、それに最も近い天体の端をより強く引っ張る。それによって天体が引き伸ばされ、細長くなる。Stephen Hawking博士が最初にこれを『スパゲティ化現象』と呼び、その名前が定着した。おそらく、SMBHに落ちればもっとよく見えるだろう。
映画では、カメラは6億4,000万km（4億マイル）の距離から始まる。ブラックホールの周囲では時空がゆがむので、空、ブラックホールの円盤、光子リングの画像もゆがむ。カメラが事象の地平線に落下するまでにはリアルタイムで3時間かかり、落下しながらほぼ30分の軌道を2周する。遠方の観測者は、物体がブラックホールに到達するのを見ることはできない。遠くから見ると、物体は事象の地平線で固まってしまうのだ。
落下する物体が事象の地平線に到達すると、物体と時空そのものが光速に達する。地平線を超えると、物体とその周りの時空は、無限の密度と重力を持つ特異点に向かって急上昇する。「カメラが地平線を越えると、スパゲッティ化による破壊まであと12.8秒です」とSchnittman氏は言う。
2つ目のビデオでは、カメラは事象の地平線を越えることなく逃げている。しかし、強力なブラックホールは依然として影響を及ぼしている。もしカメラが宇宙飛行士で、別の宇宙飛行士がSMBHから遠く離れている間にこの往復6時間の飛行をしたとしよう。その宇宙飛行士は、ブラックホールに近づかなかった宇宙飛行士よりも36分若くなって戻ってくる。
「この状況はさらに極端になる可能性があります」とSchnittman氏は指摘する。2014年の映画『インターステラー』で描かれたように、ブラックホールが急速に回転している場合、ブラックホールは船員よりも何年も若くなって戻ってくる。
要するに、ブラックホールに落ちてはいけないということだ。実際、魅力に抗い、近づかないことだ。
ブラックホールは物理学者のためにあるのだ。
この記事は、EVAN GOUGH氏によって執筆され、Universe Todayに掲載されたものを、クリエイティブ・コモンズ・ライセンス（表示4.0 国際）に則り、翻訳・転載したものです。元記事はこちらからお読み頂けます。
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