カール・シュヴァルツシルトはベルリン天文台の天文学の教授で、第一次世界大戦の勃発時にドイツ軍に志願しました。彼はそうする必要はありませんでした.彼は良い仕事をしていて、40歳でした.しかし、彼はユダヤ人であり、ドイツでは反ユダヤ主義が台頭しており、彼は自分が他の人々と同じようにドイツ人であることを証明したかった.
シュヴァルツシルトはベルギーで測候所を運営し、フランスで大砲の砲弾の軌道を計算し、1915 年末には東部戦線に参加しました。そこで、彼は口の中に水ぶくれができました。それらは彼の体全体に広がり、彼は野戦病院に送られ、免疫系が皮膚を攻撃するまれな自己免疫疾患である尋常性天疱瘡と診断されました.
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シュバルツシルトは、皮膚が最大の臓器であるため、それが深刻であることを知っていました.皮膚から熱が失われるため、熱が損なわれると体温をコントロールできなくなります。また、皮膚は微生物に対する障壁であるため、その障壁が破られると、人は生命を脅かす感染症にかかりやすくなります.ステロイドで治療できますが、この状態は現在でも不治のままです。しかし、1915 年には何もありませんでした。
気を紛らわすために、シュヴァルツシルトは物理学に目を向けました。ベルリンに戻ったとき、彼はアルバート・アインシュタインが革命的な新しい重力理論に取り組んでいることを知っていました。そして、アインシュタインが 1915 年 11 月の 4 回の講義でそれを提示したことを知ったとき、彼は書かれた要約を入手してむさぼり食った.
ニュートンからアインシュタインまで
アイザック・ニュートンは、太陽と地球の間には、地球を軌道に閉じ込めておく目に見えない綱のような重力があると想像しました。アインシュタインはこれが間違っていることに気づきました。実際、太陽のような巨大な物体は、その周りの時空に谷を作り、地球はルーレット盤のルーレット ボールのように谷の上部斜面を移動します。
アインシュタインは、重力を表すニュートンの 1 つの方程式を 10 に置き換えました。そのため、与えられた質量によって時空がどのようにゆがむかを解明することは非常に困難でした。しかし、信じられないことに、シュヴァルツシルトは、星のような球状の質量によって引き起こされる谷のような時空曲率の公式を発見しました。彼はそれをベルリンに送りました。
アインシュタインは、東部戦線から手紙を受け取ったことに驚きました。さらに、彼が不可能だと考えていた方程式の解を見つけたことにさらに驚きました。翌週、彼はプロイセン アカデミーで結果を発表しました。
しかし、シュヴァルツシルトはまだ終わっていませんでした。
アインシュタインは納得していない
病院のベッドに横たわっているシュヴァルツシルトはさらに、星の質量がどんどん小さくなっていくと、星の周りの時空の谷がますます急になり、最終的に底なしの穴になってしまうことに気づきました。何も、光さえも逃げることができませんでした。
今日、世界中の誰もがシュヴァルツシルトが発見したものの名前を知っていますが、「ブラック ホール」という用語は、さらに半世紀にわたって造られませんでした。彼は再び自分の解決策をアインシュタインに送り、アインシュタインはそれをベルリンで発表しましたが、自然がそのような巨大な実体を実装するとは信じていませんでした.
1916 年の春、シュヴァルツシルトはベルリンの病院に移され、そこで亡くなりました。彼はちょうど 42 歳でした。
早送りして 1971 年、王立グリニッジ天文台のサセックスの本拠地であるハーストモンスー城に向かいます。ポール・マーディンは若い天文学者であり、恒久的な仕事を必要としている若い家族を養っていました。彼は自分の名前を作る必要がありました - そして彼はそれを行う方法を考えていました.
ウフルの助け
天文学の主な問題は、宇宙が大きいということです。銀河は 2 兆個あり、それぞれに約 1000 億個の星があります。興味深い砂粒を見つけることは、地球上のすべての砂粒の中で興味深い砂粒を見つけることよりも困難です。星が異常であることを示す兆候は何ですか?
マーディンはレントゲンを撮った。このような高エネルギーの光は、数百万度に加熱された物質から放出されます。その前年、NASA は最初の X 線衛星であるウフルを打ち上げ、マーディンはそのカタログを入手しました。
彼は、はくちょう座の星座に、はくちょう座 X-1 と命名された明るい X 線源があることに気付きました。この分野で唯一の異常な星は、HDE 226868 と呼ばれる青色の超巨星で、太陽の何倍もの質量を持ち、何十万倍もの光を放出しています。星が X 線の源である可能性はありませんが、何かを周回していた可能性があります。
マーディンの同僚であるルイーズ・ウェブスターは、星の速度を測定していたので、青い超巨星の速度を測定するよう彼女に依頼しました。そして案の定、彼女はそれが目に見えない仲間の軌道を 5.6 日に 1 回公転していることを発見しました。
超巨星がぐるぐる回っている速度からすると、この伴星は少なくとも 4 倍、おそらく太陽の 6 倍の質量を持たなければなりませんでした。知られている唯一のコンパクトな星 - 白色矮星と中性子星 (後者はわずか 4 年前に Jocelyn Bell によって発見された) - は、十分な質量ではありませんでした。残った候補は 1 つだけでした。それはブラック ホールです。
理論が現実に
信じられないことに、半世紀前に東部戦線の野戦病院のベッドで死にかけている男によって予測された巨大な悪夢の実体は、実際に現実の世界に存在していました!それは青い超巨星から引き裂かれた物質であり、X 線を発生させていたブラック ホールに吸い込まれて白熱した。
Murdin と Webster はジャーナル Nature に共同論文を書きました .マーディンはフルタイムの仕事と新しい家を手に入れ、住宅ローンをブラックホールで支払った史上初の人物になりました。
- この記事はもともと BBC Science Focus で公開されたものです 2019 年 5 月 – 登録はこちら
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