ブラックホールとは、ある境界の内側からは光さえ外へ逃げられない、非常に強い重力を持つ天体です。宇宙に空いた空っぽの穴というより、質量が極めて狭い領域に集まった存在と考えると理解しやすくなります。
「何でも吸い込むの？」「見えないのに撮影できる？」「中は別の宇宙につながる？」。分かっていることと、未解決の部分を分けて見ていきましょう。
- 光が戻れない境界を「事象の地平面」と呼ぶ。
- 遠くの物を無条件に吸い込む掃除機ではない。
- 周囲のガス、星の運動、重力波などから調べられる。
光が逃げられない「事象の地平面」とは
ブラックホールの周りには、内側から外へ情報を送れなくなる境界があります。これが事象の地平面です。固い殻ではなく、光や物質が戻れるかどうかを分ける境界です。
光も逃げられないため、その内側を普通の写真で直接のぞくことはできません。ただし、境界の外側で熱くなったガスなどは光を出します。「ブラックホール自身が光らない」と「周りも何も見えない」は違います。［出典：NASA・構造］
ブラックホールはどうやって生まれる？
代表的な成り立ちは、大質量の恒星の中心部が、自分の重力を支えきれずに崩壊することです。また、ブラックホール同士の合体や、周囲の物質を取り込むことによって成長します。
銀河の中心には、太陽の数百万倍以上の質量を持つ巨大なブラックホールもあります。その形成と成長の詳しい歴史は、研究が続いているテーマです。星が何倍の重さなら必ずブラックホールになる、と一つの境目だけで決めるのは適切ではありません。［出典：NASA］
近づくと何でも吸い込まれる？
ブラックホールにも重力が働きますが、十分に離れたところでは、同じ質量を持つ別の天体と同じように重力を考えられます。周りを回る軌道も存在します。
大切なのは距離と運動です。ブラックホールがあるだけで、銀河の星が一斉に落ちていくわけではありません。「強い重力」という説明を、無限の距離まで何でも吸い込む力と読み替えないようにしましょう。
中に吸い込まれたらどうなる？
近づく物体には、近い側と遠い側で重力の差が生じます。これを潮汐力といい、極端になると物体を細長く引き伸ばします。「スパゲッティ化」と呼ばれる現象です。
その影響がどの場所で致命的になるかは、ブラックホールの質量などで異なります。すべての場合に境界の手前で同じことが起きる、と決めつけることはできません。しかし、事象の地平面を越えると、外へ戻る経路はなくなります。［出典：NASA］
さらに内部の極限状態では、現在の理論をどこまで使えるかという問題があります。「必ず別の宇宙へ出る」「中を自由に移動できる」と確かめられているわけではありません。
見えないのに、どうして観測できる？
| 手がかり | 調べること |
|---|---|
| 周囲の星の運動 | 見えない大きな質量の存在 |
| 高温のガスが出す光・X線 | 物質が落ち込む周辺の環境 |
| 重力波 | ブラックホール同士の合体 |
| 明るい周囲に浮かぶ暗い影 | 事象の地平面に近い領域の構造 |
2019年、イベント・ホライズン・テレスコープ（EHT）は、M87銀河の中心のブラックホールの影を初めて画像化しました。黒い内部から光が届いたという意味ではなく、周囲の明るい放射に囲まれた暗い領域を捉えた成果です。［出典：NASA］
ホワイトホールやワームホールはある？
理論上のアイデアとして議論されますが、ブラックホールの出口として利用できるものが観測で確認されたわけではありません。SFでの描写は魅力的でも、実証された天体の性質とは分ける必要があります。
よくある疑問
ブラックホールは本当に穴なの？
地面に開いた穴とは違います。強い重力によって、光が外へ戻れない領域を持つ天体です。
ブラックホールの大きさは何の大きさ？
事象の地平面の広がりを指す場合と、周囲の明るい円盤や影の大きさを指す場合があります。図や数値では、どれを表すか確認しましょう。
見えない天体の存在を、周囲への影響から調べる。その工夫は、重力波やダークマターの研究にも通じます。星の最期との関係は、超新星爆発の解説もご覧ください。
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