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ブラックホールは蒸発して消える

光さえも脱出することのできない強力な重力を有するブラックホールは宇宙の中で永遠に存在し続けるのだろうか。一昔前まで、ブラックホールは周囲にあるものを飲み込んで、ひたすら質量を増やしていくものと考えられていました。

しかし、1974年にイギリスの理論物理学者スティーヴン・ホーキング博士が「ホーキング放射」という衝撃的な理論を提唱しました。

ホーキング博士は極微の世界の物理法則である量子論(量子力学)の考えを、極大な世界であるブラックホールに当てはめて考えました。

量子論によると、一見何もない真空と思われる空間においても「仮想的な粒子」のペアが生まれたり消えたりしています。そして、こうした粒子のペアの片方だけがブラックホールに飲み込まれてしまうことがあるのです。その時、飲み込まれなかった方の粒子は、その反動で遠方にはじき出されてしまいます。

この様子を遠くから観察すると、ブラックホールが粒子を放ち、その分だけエネルギーや質量を減らして小さくなるように見えるのです。これが『ブラックホールの蒸発』と言われています。

2016年にイスラエルの研究チームが、この理論をを裏付ける研究論文を学術誌「Nature Physics」に発表しました。

それは人工的に作ったブラックホールによって、ホーキング放射を観測したというもの。詳しくは割愛するが、気になる方はこちらの記事(7年かけて作った「人工ブラックホール」でホーキング放射を初観測。ブラックホールが完全にブラックではない証拠になるか)を読んでいただきたい。

そして、ブラックホールの蒸発はブラックホールが大きい時には非常にゆっくりとしか進行しません。ブラックホールが小さくなるにつれて、蒸発の速度は雪だるま式に速くなっていき、質量がどんどんと減少していきます。そして、最後には激しく蒸発して、大爆発を起こすとされています。

ちなみに、太陽ほどの重さのブラックホールが完全に蒸発するには、10の66乗年ほど時間を要するそうです。銀河の中心部にあった大質量ブラックホール(太陽の1兆倍の質量)の場合、10の100乗年ほどととんでもない時間が必要となるのです。

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image:NASA

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