ブラックホールはどうできるのか？ 知識ファイル
大質量恒星の死は終わりではありません。コアが崩壊し、超新星が爆発し、残骸がシュヴァルツシルト半径の内側に落ち込んだとき、ブラックホールが生まれます。
早わかり
- 前身星
- 太陽質量の約20倍以上
- 鉄核の崩壊
- 1秒未満
- 地平面の尺度
- r = 2GM/c²
- 超新星の明るさ
- 銀河全体に匹敵
重要な知識
玉ねぎ状の核融合殻
水素、ヘリウム、炭素、酸素、ケイ素と順に燃え、年老いた恒星は玉ねぎのように層状になります。鉄は核融合でエネルギーを出せません。
1秒未満の自由落下
支えを失った鉄核は重力で自由落下し、数千キロから数十キロへ収縮した後、跳ね返って超新星を起爆します。
光も戻れない境界
残骸がシュヴァルツシルト半径の内側に入れば、どんな信号も脱出できず、事象の地平面が形成されます。
理解の手がかり
- 時間数百万年対1秒未満
恒星は数百万年安定に燃えますが、コアの崩壊は1秒足らず。進化は最後の瞬間に急加速します。
- エネルギーニュートリノが大部分を運ぶ
核心崩壊型超新星では約99%のエネルギーがニュートリノとして放出され、可視光はごく一部です。
- 経路ブラックホールの起源は一つではない
恒星崩壊のほか、直接崩壊、中性子星の合体、宇宙初期の原始ブラックホールも可能な形成経路です。
観察ポイント
- 観察殻が外から内へ灯る様子
燃料枯渇の章では、核融合の層が外側から順に現れ、最後に鉄核の微光だけが残ります。
- 観察収縮と爆発のリズム
急速な向心収縮、放射状の爆発、そして残り火の中での再収縮。ブラックホールは二度目の収縮で生まれます。
- 確認イラストは縮尺ではない
恒星の表面と殻層は模式的な描画で、粒子は解体後の物質のかたまりを表します。大きさ・時間・明るさは圧縮されています。実際の過程は数値シミュレーションと観測を参照してください。