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天体物理学において、スパゲッティ化（ヌードル効果とも呼ばれる）[1]とは、非常に強力で不均質な重力場の中で、物体が垂直方向に引き伸ばされ、水平方向に圧縮されて（スパゲッティのような）細長い形状になることです。これは極端な潮汐力によって引き起こされます。最も極端なケース、ブラックホールの近くでは、引き伸ばしと圧縮が非常に強力であるため、物体は抵抗できません。小さな領域内では、水平方向の圧縮が垂直方向の引き伸ばしとバランスをとるため、スパゲッティ化された小さな物体は体積に正味の変化がありません。
スティーブン・ホーキングは、ブラックホールの事象の地平線を通過する架空の宇宙飛行士の飛行について、重力勾配（重力の差）によって頭からつま先まで「スパゲッティのように引き伸ばされる」と描写した。 [2]この現象が起こる理由は、特異点によって及ぼされる重力が体の一方の端でもう一方の端よりもはるかに強くなるためである。足からブラックホールに落ちた場合、足元の重力は頭よりもずっと強くなり、人は垂直に引き伸ばされる。それに伴い、体の右側は左に引っ張られ、体の左側は右に引っ張られ、人は水平に圧縮される。[3]しかし、スパゲッティ化という用語はこれよりずっと前に確立されていた。[4]
簡単な例
この例では、4つの別々の物体が惑星の上空にダイヤモンド型に配置されています。4つの物体は、天体の中心に向かう重力電場[5]の線に沿っています。反二乗の法則に従って、4つの物体のうち最も低い物体は最大の重力加速度を受けるため、全体の形は一直線に引き伸ばされます。
これら 4 つの物体は、より大きな物体の連結部分です。剛体は歪みに抵抗し、物体が歪んで潮汐力とバランスをとると内部の弾性力が生じ、機械的平衡が達成されます。潮汐力が大きすぎると、物体は潮汐力がバランスをとる前に変形して塑性変形するか、または破断して、糸状または破片の垂直線を形成する可能性があります。
事象の地平線の内側か外側か
潮汐力が物体を破壊したり人を殺したりするポイントは、ブラックホールの大きさによって異なります。銀河の中心にあるような超大質量ブラックホールの場合、この点は事象の地平線内にあるため、宇宙飛行士は押しつぶされたり引っ張られたりすることなく事象の地平線を横切る可能性がありますが、事象の地平線内に入ると中心に向かって落下するのは避けられないため、それは時間の問題です。[7]シュワルツシルト半径が特異点に非常に近い小さなブラックホールの場合、宇宙飛行士が事象の地平線に到達する前であっても、潮汐力によって人が死亡するでしょう。[8] [9]
参考文献
- インライン引用
- ^ Wheeler, J. Craig (2007). 宇宙の大災害: 爆発する星、ブラックホール、そして宇宙の地図作成 (第2版). ケンブリッジ; ニューヨーク: ケンブリッジ大学出版局. p. 182. ISBN 978-0-521-85714-7. OCLC 73954922.
- ^ ホーキング、スティーブン（1988年）。『時間の簡潔な歴史』。バンタムデル出版グループ。256ページ。ISBN 978-0-553-10953-5。
- ^ フラクノイ、アンドリュー、モリソン、デビッド、C. ウォルフ、シドニー(2016)。天文学。OpenStax。p. 862。ISBN 9781938168284。
- ^ カルダー、ナイジェル（1977年）。『宇宙への鍵：新物理学に関する報告』ヴァイキング・プレス。143ページ。ISBN 978-0-67041270-9. 2022年7月10日閲覧。BBCテレビドキュメンタリー『The Key to the Universe』の付録として出版されました。
- ^ Thorne, Kip S. (1988). 「重力磁気、クエーサーのジェット、およびスタンフォード ジャイロスコープ実験」(PDF)。Fairbank, J. D.、Deaver, Jr., B. S.、Everitt, C. F.、Micelson, P. F. (編)。Near Zero: New Frontiers of Physics。New York : W. H. Freeman and Company。pp. 3, 4 (575, 576)。電気力学の経験から、回転する球体 (太陽や地球など) は、放射状の重力電気 (ニュートン) フィールド
g
と双極子重力磁場
H
に囲まれていることがすぐにわかります
。重力電気単極子モーメントは物体の質量 M であり、重力磁気双極子モーメントはスピン角運動量 S です。
- ^ プライス、ダニエル・J.; リプタイ、デイビッド; マンデル、イリヤ; シェパード、ジョアンナ; ロダート、ジュゼッペ; レビン、ユーリ (2024)。「エディントンエンベロープ：超大質量ブラックホールによって潮汐破壊された放物線軌道上の星の運命」。天体物理学ジャーナルレター。971 (2): L46。arXiv ： 2404.09381。Bibcode ：2024ApJ ... 971L..46P。doi ：10.3847/2041-8213/ad6862。
- ^ ホーリー、ジョン・フレデリック、ホルコム、キャサリン・A. (2005)。現代宇宙論の基礎（第2版）。オックスフォード、ニューヨーク：オックスフォード大学出版局。p. 253。ISBN 978-0-19-853096-1。
- ^ ホブソン、マイケル・ポール、エフスタティウ、ジョルジュ、ラセンビー、アンソニー・N. (2006)。一般相対性理論：物理学者のための入門。ケンブリッジ：ケンブリッジ大学出版局。p. 265。ISBN 978-0-521-82951-9。
- ^ Kutner, Marc L. (2003). 天文学: 物理的観点 (第 2 版). ケンブリッジ: ケンブリッジ大学出版局. p. 150. ISBN 978-0-521-52927-3。
- 一般的な参考文献
外部リンク
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- ニール・ドグラース・タイソン: ブラックホールによる死 (用語の明確な説明)
- クルー、ベック（2017年3月24日）。「中性子星との遭遇は、我々の核兵器庫全体を矮小化するだろう」。サイエンスアラート。 2024年10月5日閲覧。中性子星のスパゲッティ化に関するサイエンス チャンネルのビデオについて説明します。