どのようにして重力波はブラックホールの重力から逃れることができますか?


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光でもブラックホールの重力から逃れることはできず、光の速度と重力波は同じです。どのようにして重力波だけが重力から脱出できるのでしょうか?

回答:


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私はこのフレーズをいつも見ています。そしてそれは非常に悪い誤称であるため、私はそれを大いに嫌うようになったと言わざるを得ません。ブラックホールについて誰かが話しているとき、彼らは10回のうち9回、それを「光さえも逃げることができない」ほどの強い重力を持つ物体として説明します。

しかし、この無条件の声明は、ブラックホールが実際にはどのようなものであり、ブラックホールがどのように機能し、あなたのような無邪気な傍観者を混乱させるだけであるかについての強い誤解を示しています。ブラックホールの重力は、宇宙の他のどのオブジェクトよりも強いまたは弱いです。ブラックホールは、強力な重力を使用して近くの物質や光などをすべて吸収する宇宙の真空ではありません。実際、太陽をまったく同じ質量のブラックホールに置き換えた場合、システム内のすべての惑星が動きます。まったく同じ方法で軌道を回っており、違いにまったく気付かないでしょう(太陽からエネルギーを受け取らなくなったことによる地球上の大量絶滅は別として)。

そうは言っても、ブラックホールとは何か、それがどのように機能するかについて、より良い絵を描きましょう。ブラックホールとは、非常に大きくなった塊の集まりのことで、それを引き寄せようとする質量自体の重力により、実際にはその塊が特異点に崩壊します。特異点は、すべての質量が含まれるようになる空間の点のような領域です。この特異点の少し外側では、物理学は奇妙になります。たとえば、この特異点のすぐ隣にいて、その特異点から離れるのに必要な速度を計算した場合(たとえば、地球から離れるには、約11 km / s移動する必要があります)、光速よりも大きい。それが「光も逃げられない」という言葉の由来です。だが、特異点から遠く離れたところから開始すると、重力からの引っ張りが少なくなるため、脱出する速度が遅くなります(重力は距離とともに減少します)。これは、特異点から少し離れたところで、実際には光の速度がブラックホールから逃げるのに十分な速さであることを意味します。この距離は非常に重要なので、科学者はそれに特別な名前、イベントホライズンを付けました。上で描いた単純な絵よりもはるかに複雑になる可能性がありますが、それが一般的な考え方です。

これらすべてをまとめると、イベントの地平線の外にある光は問題なくブラックホールから抜け出すことができます。それは逃れることができないこのイベントの地平線の内側の光だけです。同様に、イベントの地平線の外にある重力波も同様に簡単に脱出できます。これは、StephenGがブラックホールの「外」にいると答えることが意味するものです。外部とは、彼はイベントの地平線の外を意味しました。そして、重力波の生成が事象の地平線の外で発生する限り、それはブラックホールから逃れることは事実です。

また、サイズの参考までに、私たちの太陽の4,000,000倍も重い銀河の中心にある超大質量ブラックホールには、〜10,000,000 kmに及ぶイベント地平線があります。それが私たちの太陽の位置にあったならば、それは水星の軌道にほとんど及んでいません。ご覧のとおり、イベントホライズンは天文学的にそれほど大きくないため、イベントホライズンの外に出るのはそれほど難しくありません。


この答えはある意味で間違っています。重力波はブラックホールから逃れることはできません。問題を提起した人が重力と重力波を混同したという別の意味で正しいです。重力場と重力放射は2つの異なるものです。
David Hammen 2017年

StephenGの答えは、重力波がイベントの地平線の外にある理由を説明していないので、私は夢中です。考えた実験:2つのブラックホールが互いに周回していて、それらの両方が非常に接近していて、両方が相互イベントの範囲内にあると想定します。その状況は、通常の(回転する)ブラックホールと区別できますか?質量、電荷、およびスピンによって定義されるBHに基づいて、答えは「いいえ」のようです。つまり、これら3つの量は重力波の余地を残しません。@DavidHammenコメントありがとうございます。それのための素人消化可能な情報源はありますか?
orion elenzil

@orionelenzilコメントは、そのような議論をするのに適した場所ではありません。必要に応じて、自由に新しい質問をしてください。
ゼファー

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