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Black Holes

1916
  • Karl Schwarzschild
  • John Archibald Wheeler
ブラックホールと相対性理論を方程式とシミュレーションを用いて研究する物理学者のオフィス。

(画像はイメージです)

A black hole is a region of spacetime where gravity is so strong that nothing—no particles or even light—can escape. The boundary of this region is called the event horizon. Predicted by general relativity as a solution to the field equations, a black hole is the result of the complete gravitational collapse of a massive star.

ブラックホールの概念は、アインシュタイン場の方程式の直接解です。アインシュタインが理論を発表して間もなく、カール・シュワルツシルトは、回転しない球対称質量の重力場の最初の厳密解を発見しました。この解には、方程式が座標特異点を示す特徴的な半径(現在シュワルツシルト半径として知られています)がありました。この半径は事象の地平線、つまり引き返せない地点を定義します。この地平線を横切る物体は、必然的に中心の特異点、つまり既知の物理法則が適用されなくなる理論的に無限の密度の点に引き寄せられます。「無毛定理」は、安定したブラックホールは、質量、角運動量(スピン)、電荷の3つの特性のみによって完全に特徴付けられると提唱しています。

長い間、ブラックホールは数学上の興味深い現象と考えられていました。しかし、その後、天文学的な証拠によってその存在が確認されました。恒星質量ブラックホールは、非常に質量の大きい恒星が核燃料を使い果たして崩壊する際に形成されます。太陽の数百万倍から数十億倍の質量を持つ超大質量ブラックホールは、私たちの銀河系(いて座A*)を含むほとんどの巨大銀河の中心に存在します。ブラックホールは目に見えませんが、近傍の恒星の軌道や、降着円盤で加熱されてブラックホールに落下する物質からの強烈なX線放射など、他の物質との相互作用を通してその存在が推測されます。

UNESCO Nomenclature: 2211
相対性理論

タイプ

抽象システム

混乱

基礎

使用法

広く普及している

前駆物質

  • Einstein Field Equations
  • ニュートン力学における脱出速度の概念
  • ジョン・ミッチェルの18世紀の「暗黒星」の概念

アプリケーション

  • クエーサーと活動銀河核(降着円盤)のエネルギー源を説明する
  • 大質量星の恒星進化を理解する
  • 一般相対性理論と量子力学の限界を検証するための理論実験室
  • 天の川銀河のような銀河の中心にある星の軌道を説明する

特許:

NA

潜在的なイノベーションのアイデア

  • black hole-based energy generation via the penrose process
  • using black holes as ‘slingshots’ for interstellar probes to achieve relativistic speeds
  • creating micro black holes for waste disposal or data storage
  • using the event horizon as a perfect one-way communication filter
  • developing black hole ‘bombs’ by exploiting superradiant 散乱
  • using rotating black holes as galactic-scale gyroscopes for navigation
  • testing theories of quantum gravity by observing hawking radiation from evaporating black holes
  • creating a ‘singularity drive’ for spacecraft propulsion
関連キーワード:ブラックホール、一般相対性理論、事象の地平線、特異点、シュヴァルツシルト半径、時空、恒星進化、いて座A*。

歴史的背景

Black Holes

1911-04-08
1913
1915
1916
1917
1918
1920
1910
1912
1915
1915-11
1916
1918
1919-05-29
1920

(日付が不明または関連性がない場合、例えば「流体力学」などでは、その注目すべき出現時期の概算値が提示されます。)

10年目 周年

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