ブラックホールのことを学ぶなら。一般から専門書籍まで!!

2019年4月10日日本時間午後10時に会見がスタートしました。

そして1枚の画像が公開されました。

 

ついに、M87のブラックホールを直接観測することに成功したのです!!

このニュースを聞いて、ブラックホールについて興味を持った君へ、一般書から専門書までは一挙紹介します。

もし、大学や大学院でブラックホールの研究をしたいと思ったときや、ブラックホールについて知りたいと思ったときの参考になればうれしく思います。

 

2019年4月10日日本時間午後10時に世界が変わった?!

ブラックホールは、周囲に及ぼす影響が非常に大きい割に、本体は非常に小さい天体です。

しかも非常に遠方にあるため、これまでの望遠鏡ではブラックホールを直接観測することがかないませんでした。

しかし、2019年4月10日日本時間午後10時に、ブラックホールの直接観測に成功したというニュースが発表されました。

イベント・ホライズン・テレスコープで撮影された、銀河M87中心の巨大ブラックホールシャドウ。Credit: EHT Collaboration)
イベント・ホライズン・テレスコープで撮影された、銀河M87中心の巨大ブラックホールシャドウ。Credit: EHT Collaboration

 

ついに、ブラックホールが確かにそこにあるという証拠を手に入れたのです。

それまでは、そこにブラックホールがなければ説明がつかないというレベルでした。

しかし、これからはブラックホールがそこにあるのだから、ブラックホールがあることを前提に議論を進めることができるようになりました。

 

つまり、今後はブラックホールに関わる分野で研究が一気に進む可能性があるのです。

そこで、ここではブラックホールに関連した書籍を紹介します。

おすすめのブラックホール書籍(入門書から専門書まで)

入門書

今回のEHT Collaborationのチームメンバーの一人の方が著者になっています。

単にブラックホールというと、重い恒星が超新星爆発を起こしてできた天体のことを指します。

これらのブラックホールは太陽質量の10倍程度までです。

しかし、銀河の中心にはごく小さい領域に太陽の何百万倍もの質量を持つ天体がなければ、説明がつかない現象がいくつも発見されています。

領域がごく小さいのに、質量がとてつもなく重い天体はブラックホールしか考えられません。

 

間接的にブラックホールがなければ説明がつかない現象が多々発見されていますが、完全証明するには直接観測が必要でした。

そこで、EHTというプロジェクトで、地球規模の電波望遠鏡を使って、ブラックホールの姿を捉えようというプロジェクトが立ち上がったのです。

そして、2019年4月10日日本時間午後10時に発表された、ブラックホールの姿を捉えることができたという話につがります。

「巨大ブラックホールの謎 宇宙最大の「時空の穴」に迫る」は執筆時点での内容ですので、今回の観測に関わる部分は希望的観測的な書き方になっていますが、巨大ブラックホールについての概要を知るに、わかりやすい内容になっています。
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先の「巨大ブラックホールの謎 宇宙最大の「時空の穴」に迫る」は、巨大ブラックホールが話題の中心でしたが、太陽質量の10倍程度までのブラックホールは大質量の恒星の最後にできると考えられています。

つまり、一口にブラックホールと言ってもさまざまなタイプのブラックホールが存在するのです。

この「ゼロからわかるブラックホール」は、いろいろなタイプのブラックホールについてだけでなく、ブラックホール研究発展の歴史からブラックホールの特徴までを書いている書籍です。

内容的に高度な内容もでてきますが、丁寧な解説がありますので、専門書を読む前に一読するだけの価値はあります。

書籍の出版年月がやや古いので、最新の研究成果については反映されていませんが、最新の研究成果については、論文等でフォローすることで対応します。

 

ブラックホールに関わることで忘れてはならないのが、重力波です。

最初に発見された時は、ブラックホール同士の合体で発生した重力波でした。

つまり、重力波を観測することは、ブラックホールについて知ることにも関連しています。

重力波は理論的には予言されていましたが、観測が難しく、近年ようやく観測が成功した段階です。

 

しかし、重力波が最初に発見されてから観測機器は段々とグレードアップし、2019年にはもしかして週1回はイベントが観測できるかもというところまでレベルアップしています。

また2019年には日本のKAGRA稼働する予定です。

今後ますます重要になってくる重力波。

執筆時点の内容ですので、今から読むと少し古い記述もありますが、概要を知るにはもってこいの書籍です。

 

同じ重力波の入門書として

 

時空のさざなみ 重力波天文学の夜明け

 

もあげておきます。

海外の方が執筆したものを翻訳しているもので、カバーしている範囲は「重力波とは何か」とほぼ同じです。

海外では重力波についてどのように話を進めていってたのかを知りたい場合には、比較しながら読んでみるといいでしょう。

専門書

そもそもブラックホールは相対論の理論解として発見されたのが最初です。

そのため、ブラックホールを語るためには相対論は必須です。

 

「ブラックホールと時空の方程式」は、高校生でもある程度読めるように内容をかみ砕いて説明しようという趣旨で作られた書籍です。

ただし、書籍内には大学で学習する数学が出てきますし、それを使わなければ相対論の入り口にたどり着けない部分があります。

そのため、より理解できるようになるためには、大学数学をある程度学習してからになるかと思います。

メインは相対論の話ですが、第8章に「ブラックホール解を導く」という章があり、この「ブラックホールと時空の方程式」のゴールでもあります。

後述する書籍を読む前のウォーミングアップとして読んでおくと、スムーズにレベルアップできるかもと思い、紹介しました。

 

シリーズ現代の天文学は、天文学の教科書と言われているシリーズです。

大学生レベルの専門入門書を想定して書かれてます。

全般的な流れをつかむのに適しています。

後述する、「ブラックホール天文学」でも参照していますので、概要として読んでおく価値はあります。

 

※全般を見渡すのが目的であるため、詳しい数式の導出やより深い内容等をは省略されていることが多いので、数式の導出等については、大学で学習する物理や数学の知識をフル活用する必要があります。

 

現在、シリーズ現代の天文学は第2版への改訂作業が進められています。

2019年4月現在、「ブラックホールと高エネルギー現象」は第2版が出版されていません。

第2版出版の情報が入り次第、こちらに掲載しますね。

 

ブラックホールの天体物理学的側面から記述した入門書です。

大学の学部で学習する、力学(含む熱統計力学や流体力学など)・電磁気学・量子力学の基礎知識があると読みやすくなるように設定されています。

(大学レベルの)天文学や宇宙物理学の知識については、コラムで簡単な解説を書いてフォローしていますので、天文・宇宙系の講義を受けていない人でも読み進められるようになっています。

コラムの内容をより深く理解したい人は、別のテキストで補ってくださいね。

 

記述されている内容は執筆時点で確立された内容をメインに記述している点も、評価できます。

さらに、基本的に単位系はSI単位系で記述されていますが、MHD(磁気流体)近似の分野ではcgs-Gauss単位系を使うと明示してあり、さらにSI単位系の表記も併記しているので、学部で学習する電磁気学の内容でフォローできるように配慮されています。

ブラックホールについて深く知るための第一歩のテキストとして「ブラックホール天文学」はおすすめです。

 

 

 

※以下のテキストは未入手のため、内容が確認して紹介しても良さそうであれば、掲載しますね。

  1. 重力波の源 (Yukawaライブラリー 1)
  2. 宇宙はなぜブラックホールを造ったのか (光文社新書)

 

 

 

量子力学や相対性理論の参考書については、以下の記事をご覧ください。

量子力学のおすすめ。入門レベルから院試対策の参考書はこれ!

相対性理論の参考書。おすすめの一冊はこれ。

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