ブラックホール 光の曲がり シミュレーター

光は「曲がる」のではなく、まっすぐ進んでいる

アインシュタインの一般相対性理論によると、重い天体のまわりでは空間そのものが曲がっています。光はその曲がった空間を「まっすぐ」進んでいるだけ——それが、私たちには「光が曲がった」ように見えます。この現象は重力レンズと呼ばれ、遠くの銀河が輪っか状に見える「アインシュタインリング」として実際に観測されています。

3つの運命：逃げる・巻く・落ちる

• 遠くを通る光……少しだけ進路を曲げられて、そのまま飛び去ります。太陽のそばでも起きている現象で、1919年の日食観測でアインシュタインの予言が実証されました。
• ぎりぎりを通る光……光子球（中心から1.5 Rs）の付近では、光がブラックホールのまわりを何周も回り込みます。うまく狙うと、光が輪を描く瞬間が見られます。2019年にイベント・ホライズン・テレスコープが撮影した「黒い穴のまわりの光の輪」は、これに深く関係しています。
• 近づきすぎた光……事象の地平線（半径Rs＝シュヴァルツシルト半径）を越えた光は、二度と外へ出られません。光速をもってしても脱出できない——だからブラックホールは黒いのです。

遊びかたのコツ

「タップで狙う」モードにして、ブラックホールのすこし上や下を狙ってみてください。中心を直撃させると吸い込まれるだけですが、少しズラすと光が大きくフックして反対側へ抜けたり、ぐるりと1回転してから逃げたりします。「重さ」を上げるほど曲がりは劇的になります。吸い込まれた光と逃げた光のカウントを見ながら、ちょうど境目のねらい所（臨界パラメータ）を探すのが通の遊びかたです。

よくある質問

ブラックホールはなぜ黒い？

事象の地平線の内側からは光さえ脱出できないためです。光が出てこない領域は、観測のしようがなく黒く見えます。

光子球って何？

光がブラックホールを周回できる、ぎりぎりの軌道（1.5 Rs）です。ここに近い光は何周も巻き付いてから逃げるか、落ちるかが決まります。

吸い込まれたら中はどうなってるの？

地平線の内側は外から観測できないため、確かめる方法がありません。理論上は中心に密度が無限大に近づく「特異点」があるとされています。

データは送信されますか？

いいえ。計算はすべてブラウザ内で完結します。

参考

• Event Horizon Telescope（2019、M87*ブラックホールシャドウの撮影）
• 1919年 エディントンの日食観測（重力による光の湾曲の実証）
• Paczyński–Wiita ポテンシャル（ブラックホール近傍の擬ニュートン近似）