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【宇宙-1】 超新星爆発 と ブラックホール

2020年12月04日 | 宇宙 物理 数学

物質は、原子核とその周りをまわっている電子で構成されている。
  
電子は(-)、原子核は(+)そして原子核は陽子(+)と中性子で構成されている。
  
この陽子(+)は一般的には反発し合うが、温度上昇を伴って衝突融合する。
  
太陽などの恒星は非常な高温のために、この核融合を繰り返しており、
    
その結果、H,He,C,Ne、O,Siと変化して最終的には鉄Feとなって重力反発力を失い、
    
鉄Feは一瞬で圧縮されてFe原子が中性子となる。
  
つまり太陽などの恒星は燃え尽きると超新星爆発してコア部分に中性子のみをのこして中性子星となる。
  
この中性子星は小さいが重く、超新星爆発する恒星の大きさが太陽の30倍以上の場合には、中性子星はブラックホールとして残る。
  
ALS(筋萎縮性側索硬化症)と診断された車椅子の天才物理学者・ホーキング博士1942-2018によると、
    
ブラックホールは以下の特徴を持つ。

1.電磁波を吸い込む
2.超光速でないと脱出できない
3.密度は無限大
4.エネルギーは銀河中の星が数十億年かけて発生するものに匹敵
5.寿命がある、つまり量子ゆらぎによりやがて消滅する
6.中心を特異点といい、特異点定理をペンローズ博士1931-現在89才とともに発表
  因みにペンローズ博士は2020年にノーベル物理学賞を受賞した

では、ブラックホールの半径Rは?というと意外と簡単に計算が可能である。
  
このRをシュバルツシュルト半径というが、脱出速度v、恒星の質量M,万有引力定数をGとすると、
  
R=2・G・M/(v^2) となる。
  
1916年にカール・シュバルツシュルトがアインシュタインの重力場方程式から導いたものらしい。
  
ここで、ブラックホールというものは光速でも脱出できないというのだから、
    
v=光速としてRを計算すれば、ブラックホールの半径がわかる。
  
地球の場合はR=9mm、
  
太陽の場合はR=3kmとなる。
  
計算はしたものの、その意味が理解できない・・・・。

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