事shì象xiàngの地dì平píng面miàn

回huí転zhuănしているブラックホール（カー解jiě）の周zhoū辺biānには事shì象xiàngの地dì平píng面miànの外waì側cèにエルゴ領lĭng域yùが生shēngじる。エルゴ領lĭng域yùでは慣guàn性xìng系xìの引yĭnきずり効xiaò果guŏが生shēngじ、粒lì子zĭや光guāngは一yī点diănにとどまることができない。しかし、事shì象xiàngの地dì平píng面miànとは異yìなり外waì部bùへの脱tuō出chūは可kě能néngである。

一yī般bān相xiāng対duì性xìng理lĭ論lùn
$G_{\mu \nu }+\Lambda g_{\mu \nu }={\tfrac {8\pi G}{c^{4}}}T_{\mu \nu }$
アインシュタイン方fāng程chéng式shì
入rù門mén 数shù学xué的de定dìng式shì化huà 関guān連lián書shū籍jí
基jī本běn概gaì念niàn 特tè殊shū相xiāng対duì性xìng理lĭ論lùn 等děng価jià原yuán理lĭ 世shì界jiè線xiàn · リーマン幾jĭ何hé学xué 現xiàn象xiàng ケプラー問wèn題tí · レンズ · 重zhòng力lì波bō 慣guàn性xìng系xìの引yĭnきずり · 測cè地dì効xiaò果guŏ 事shì象xiàngの地dì平píng面miàn · 特tè異yì点diăn ブラックホール 方fāng程chéng式shì 線xiàn形xíng化huà重zhòng力lì PPN形xíng式shì アインシュタイン方fāng程chéng式shì フリードマン方fāng程chéng式shì ADM形xíng式shì BSSN形xíng式shì 高gaō度dùな理lĭ論lùn カルツァ＝クライン理lĭ論lùn 量liàng子zĭ重zhòng力lì理lĭ論lùn 解jiě シュヴァルツシルト ライスナー・ノルドシュトロム · ゲーデル カー · カー・ニューマン カスナー · Taub-NUT · ミルン・モデル ロバートソン・ウォーカー · pp波bō 科kē学xué者zhě アインシュタイン · ミンコフスキー · エディントン ルメートル · シュヴァルツシルト ロバートソン · カー · フリードマン チャンドラセカール · ホーキング

事shì象xiàngの地dì平píng面miàn（じしょうのちへいめん、（英yīng: event horizon）は、物wù理lĭ学xué・相xiāng対duì性xìng理lĭ論lùnの概gaì念niànで、情qíng報baò伝yún達dáの境jìng界jiè面miànである。シュバルツシルト面miànや事shì象xiàngの地dì平píng線xiàn（じしょうのちへいせん）ということもある。

情qíng報baòは光guāngや電diàn磁cí波bōなどにより伝yún達dáされ、その最zuì大dà速sù度dùは光guāng速sùであるが、光guāngなどでも到daò達dáできなくなる領lĭng域yù（距jù離lí）が存cún在zaìし、ここより先xiānの情qíng報baòを我wŏ々は知zhīることができない。この境jìng界jièを指zhĭし「事shì象xiàngの地dì平píng面miàn」と呼hūぶ。

ブラックホール

重zhòng力lìが大dàきく、光guāngでさえも脱tuō出chū不bù可kě能néngな天tiān体tĭをブラックホールという。従cóngって、ブラックホールの存cún在zaìは、ブラックホールに落luòち込む物wù質zhíが放fàngつ放fàng射shèや、ブラックホール近jìn傍bàngの天tiān体tĭの運yùn動dòngなど、間jiān接jiē的deな観guān測cè事shì実shíに頼laìることになる。ブラックホールは、一yī般bān相xiāng対duì性xìng理lĭ論lùnが予yŭ言yánする産chăn物wùであり、M87および銀yín河hé系xìの中zhōng心xīnにあるブラックホールは既jìに直zhí接jiē観guān測cèされた。

一yī般bān相xiāng対duì性xìng理lĭ論lùnにおいて、ブラックホールを厳yán密mìに定dìng義yìすると、「情qíng報baòの伝yún達dáが一yī方fāng的deな事shì象xiàngの地dì平píng面miànが存cún在zaìし、漸jiàn近jìn的deに平píng坦tănではない方fāngの時shí空kōngの領lĭng域yù」ということになる。このように数shù学xué的deには厳yán密mìに定dìng義yìされても、例lìえば数shù値zhíシミュレーションで、事shì象xiàngの地dì平píng面miànを特tè定dìngするのは難nánしい。未weì来laí永yŏng劫jiéにわたって、その領lĭng域yùが外waì側cèと因yīn果guŏ関guān係xìを持chíたないことを示shìさなければならないからである。そこで、「見jiànかけの地dì平píng面miàn(apparent horizon)」という概gaì念niànがよく利lì用yòngされる。

簡jiăn単dānにブラックホールの大dàきさを評píng価jiàする方fāng法făとして、シュヴァルツシルトの解jiěが表biaŏすシュヴァルツシルト半bàn径jìngがある。球qiú対duì称chēng・真zhēn空kōngでのブラックホール解jiěを表biaŏすシュヴァルツシルトの解jiěでは、事shì象xiàngの地dì平píng面miànがシュヴァルツシルト半bàn径jìngと一yī致zhìする。そのため事shì象xiàngの地dì平píng面miànをシュヴァルツシルト面miànと言yánうことがある。地dì球qiúのシュヴァルツシルト半bàn径jìngは約yuē9mmである。また、我wŏ々の銀yín河hé（天tiānの川chuān銀yín河hé）のそれは太taì陽yáng系xìの大dàきさのおよそ30個gè分fēnである。

天tiān体tĭの持chíつ質zhí量liàngにより、その天tiān体tĭの中zhōng心xīnから事shì象xiàngの地dì平píng面miànが形xíng成chéngされるまでの距jù離líは異yìなる。普pŭ通tōngの天tiān体tĭの半bàn径jìngはシュヴァルツシルト半bàn径jìngよりも大dàきくその天tiān体tĭの情qíng報baòを得déることが可kě能néngである。しかし重zhòng力lì崩bēng壊huaìで収shoū縮suōすると、その天tiān体tĭの全quán質zhí量liàngが事shì象xiàngの地dì平píng面miànより小xiaŏさい領lĭng域yùに押yāし込まれ、もはや情qíng報baòを得déることが不bù可kě能néngとなる。

宇yŭ宙zhoùの地dì平píng面miàn （宇yŭ宙zhoùの地dì平píng線xiàn）

宇yŭ宙zhoùの地dì平píng面miànとは観guān測cè可kě能néngなもっとも遠yuănい宇yŭ宙zhoùの空kōng間jiānあるいは宇yŭ宙zhoùの時shí空kōngであり、観guān測cè上shàngの「宇yŭ宙zhoùの果guŏて」である。一yī般bān的deに宇yŭ宙zhoùは膨péng張zhāngしていると考kaŏえられており、距jù離líが離líれているほど地dì球qiúからの後hoù退tuì速sù度dù（宇yŭ宙zhoù論lùn的de固gù有yoŭ距jù離líの変biàn化huà量liàngを宇yŭ宙zhoù時shí間jiānで微weī分fēnした値zhí）が速sùく、ある距jù離lí（ハッブル距jù離lí）以yĭ上shàngは光guāng速sù以yĭ上shàngの速sùさで離líれる。地dì球qiúに向xiàngかう光guāngが常chángに光guāng速sù以yĭ上shàngで遠yuănざかる空kōng間jiānにとどまるという条tiaó件jiàn下xiàでは、その光guāngは地dì球qiúには永yŏng遠yuănに届jièかない。このとき光guāngが届jièく限xiàn界jièの時shí空kōng面miànを宇yŭ宙zhoùの事shì象xiàng的de地dì平píng面miànという。事shì象xiàng的de地dì平píng面miànは我wŏ々が観guān測cèできる個gè々の天tiān体tĭがどの時shí代daìの姿zīまで観guān測cèできるかを示shìしている。

現xiàn在zaì観guān測cèされる天tiān体tĭのなかには、光guāng速sùを超chaōえて地dì球qiúから遠yuănざかっているものも存cún在zaìする。このような天tiān体tĭが観guān測cèできるのは、天tiān体tĭから放fàngたれた光guāngが光guāng速sù以yĭ上shàngで遠yuănざかる空kōng間jiānから抜báけ出chūて次cì第dìに地dì球qiúからの後hoù退tuì速sù度dùが緩huănやかな空kōng間jiānに入rùるからであり、「地dì球qiúから光guāng速sùで遠yuănざかる空kōng間jiān＝宇yŭ宙zhoùの地dì平píng面miàn」ではない。赤chì方fāng偏piān移yíZの値zhíが1.7程chéng度dùの天tiān体tĭは、今jīn地dì球qiúで観guān測cèされる光guāngを放fàngったときちょうど光guāng速sùで遠yuănざかっていたので、これよりも赤chì方fāng偏piān移yíの大dàきな天tiān体tĭは超chaō光guāng速sùで地dì球qiúから遠yuănざかっていたことになる。そのような天tiān体tĭはすでに1000個gè程chéng度dù観guān測cèされている。

また、現xiàn在zaì地dì球qiúから観guān測cèできる最zuìも古gŭい光guāngが放fàngたれた場cháng所suŏの、現xiàn在zaìの位weì置zhìを光guāng子zĭの粒lì子zĭ的de地dì平píng面miànという。現xiàn在zaìの光guāng子zĭの粒lì子zĭ的de地dì平píng面miànは地dì球qiúを中zhōng心xīnとする半bàn径jìng約yuē450億yì光guāng年niánの球qiúの表biaŏ面miànとなり、この球qiú面miànの半bàn径jìngは光guāng速sùの約yuē3.5倍beìの速sùさで大dàきくなり、我wŏ々が今jīn観guān測cèしている光guāngを放fàngったとき（宇yŭ宙zhoùの晴qíngれ上shàngがり）には光guāng速sùの約yuē60倍beìもの速sù度dùで遠yuănざかっていた。光guāng子zĭ以yĭ外waìの粒lì子zĭによる粒lì子zĭ的de地dì平píng面miànは光guāng子zĭのそれよりも遠yuănく伸shēnびる場cháng合héがある。たとえばニュートリノによる粒lì子zĭ的de地dì平píng面miànは光guāng子zĭの粒lì子zĭ的de地dì平píng面miànよりも大dàきいと考kaŏえられる。なぜなら光guāngは直zhí進jìnできるようになるまで「宇yŭ宙zhoùの晴qíngれ上shàngがり」を待daìたねばならなかったが、ニュートリノはそれ以yĭ前qiánに直zhí進jìnしていると考kaŏえられるからだ。

また、私sīたちの属shŭする宇yŭ宙zhoùは光guāng子zĭを含hánむ電diàn磁cí波bōの観guān測cèによって関guān与yŭできる空kōng間jiānの限xiàn界jièを示shìす光guāng子zĭの粒lì子zĭ的de地dì平píng面miànを超chaōえて、はるかに広guăng大dàに広guăngがっていると考kaŏえられている。

→「ビッグバン § 地dì平píng線xiàn問wèn題tí」も参cān照zhaò

加jiā速sù運yùn動dòng

等děng価jià原yuán理lĭにより、加jiā速sù運yùn動dòngする系xìから見jiànると重zhòng力lìが発fā生shēngし、事shì象xiàngの地dì平píng線xiànが生shēngじる。1G (9.8 m/s²) で加jiā速sùする系xìから見jiànれば、後hoù方fāng約yuē1光guāng年niánに平píng面miàn状zhuàngの地dì平píng面miànが発fā生shēngする。

しかしこの地dì平píng面miànは加jiā速sù運yùn動dòngによる一yī時shí的deなものであり、加jiā速sùが止zhĭまれば消xiaō滅mièする。

関guān連lián項xiàng目mù

• 一yī般bān相xiāng対duì性xìng理lĭ論lùn
• アインシュタイン方fāng程chéng式shì
• ブラックホール
• 見jiànかけの地dì平píng面miàn
• 宇yŭ宙zhoù検jiăn閲yuè官guān仮jiă説shuō
• イベントホライズンテレスコープ
• 重zhòng力lìの特tè異yì点diăn