ﾌﾞﾗｯｸホールとはどんな仕組みで光さえもすいこむのでしょうか。|質問・相談が会員登録不要のQ&AサイトSooda!(ソーダ)

光が吸い込まれる原理と言う事で話を進めます。図が書けると楽ナンだけど…^^;…光以外の物体が重力に引かれて落ちるのは理解できると思うので省略します。

重力によって時空が歪むと言う事は一般的に良く知られています(一般相対性理論)。歪むと言ってもランダムに勝手に歪むのではなく、一定の関数的な規則に従い歪みます。重力が強ければ強いほど時間の進行が遅くなります。

｜　→
｜　→　光
｜　→
　　　　　○　ブラックホール

上図の様に直進していた光の帯がブラックホールに接近する状況を考えます。重力は質量の中心に向かって強くなります。それまで直進していた光はブラックホールに近付くにつれ影響を受け始めます。ブラックホールに近い部分は更にゆっくり進むようになります。

糸と硬貨を机の上に置いて同じ状況を作ってみてください。ブラックホールに接した部分は時間が停止したのとほぼ同じ状況になります。なので、このブラックホールに接した糸を釘で打ちつけてしまいましょう。そうすると、糸は硬貨の周りを回るようになります。

糸の中間、糸の先端…それぞれ移動する速度が変わっているのが分かると思います。本当はもっと複雑な原理なのですが、簡単に説明するとこんな感じです。実際には剛体円盤の様に角速度は糸の部分で同一ではありませんので、この糸は糸全体が釘に巻き付くかの如く徐々にブラックホールの内側に吸い込まれるような動きになります。

実はブラックホールは点ではなく大きさが有ります。そしてこの時間が計算上、ほぼ完全に停止する部分を事象の地平面と呼んでいます(厳密には脱出速度が光速を超える境界線です)。重力を振り切って外に飛び出す速度の事を脱出速度と呼びますが、速度は時間と距離の相関関係を持っており、計算上この脱出速度が光速を超えてしまうと光の速度でも重力を振り切って脱出する事が出来なくなります。

因みにこの事象の地平面の内側については物理法則が成立しないので何も分かっていません。なので、現在は吸い込まれると表記せざるを得ません。実態は時間の進行が限りなく遅くなり、光が脱出しようとしているのに時間が掛かって光が届いていないと言い換える事も可能です。

図や式で説明できると楽なのですが、文字だけなので、こんな感じで如何でしょうか?。何か更に質問が有ればどうぞ。

回答者：水辺遊@まだ沈没中 (質問から2時間後)
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