天文学者たちはついに天の川銀河の中心を確認し、地球から26,000光年離れた本来なら視界から隠されているはずの天の渦である巨大なブラックホールの正体を明らかにした。
国際研究チームは木曜日、射手座A*として知られる超大質量ブラックホールのスナップショットを公開した。、世界中の 8 つのリンクされたラジオ アンテナの力によって監視され、これらのアンテナは一緒になって宇宙空間のガス雲を通過することができます。ブラックホールは定義上目に見えないが、光はその手から逃れるのに十分な速さで移動できないが、射手座A*は、周囲を渦巻くガスと破片の明るい輝きに囲まれた黒い影の形でその姿を現した。
その写真には、日食を思わせる深宇宙の領域が写っていた。それは、輝く赤オレンジ色の光に包まれた、暗い円だった。画像は人間の目で認識できるように色付けされています。
3 年前まで、ブラック ホールの描写は、回転する時空が曲がる現象がどのように見えるかについての芸術家による解釈かコンピューター モデルにすぎませんでした。この記事の冒頭の写真にあるこの物体は本物であり、各ピクセルは大変な努力を表しています。何百人もの科学者が世界中の 80 の機関が協力してデータの断片を収集、処理し、つなぎ合わせます。
ツイートは削除された可能性があります
突破口となったのも、科学誌に発表されたジャーナル天体物理学ジャーナルレター。の広報担当者イベントホライズン望遠鏡、この偉業に取り組んだ300人の科学者の国際協力は、ニュースを共有するために少なくとも7か国で同時記者会見を主催し、その中には首都のナショナル・プレス・クラブでの米国も含まれていた。
のイメージ射手座A*「射手座 A スター」と発音されるこの観測は、科学者たちが不可視の壁を乗り越えてブラック ホールを垣間見ることができたのは 2 度目の記念碑的な成果です。最初の写真、2019年4月に明らかにされ、中心に存在するブラックホールが示されました。メシエ87銀河、約5,300万光年離れているにもかかわらず、その大きさのため、捕獲するのは簡単な目標です。天文学者らによると、M87*と呼ばれるブラックホールは、地球の8つの惑星からなる太陽系と同じ大きさだという。
アリゾナ大学の天文学・物理学教授フェリアル・エゼル氏は、2枚目の写真は科学界に強力な裏付けとなると述べた。
「今、私たちはそれが偶然ではなかったことがわかりました。私たちが期待していたリングのように見えたのは、環境のある側面が偶然ではなかったのです」と彼女はワシントンDCでのニュースイベントで語った。どちらの場合も、私たちが見ているのはブラック ホールの中心、つまり帰還不能点です。これら 2 つの画像は、基本的な重力の結果であるため、似ています。」
この図は、銀河 M87 にある超大質量ブラック ホールが、いて座 A* (天の川銀河の中心にある) よりもどれほど大きいかを示しています。 クレジット: 国立科学財団 / Keyi "Onyx" Li
射手座A*、Sgr A* (略して Sgr A*) は直径約 2,700 万マイルとかなり小さいですが、ピプスキークというほどではありません。科学者らは、その質量は太陽の400万倍であると推定しています。把握するのが難しい数字をさらに理解不能にするために、次のように想像してください。太陽の質量は地球 333,000 個に相当します。
天の川銀河の本拠地である渦巻銀河はかなり平らですが、超大質量ブラックホールが存在する場所の中心は沈み込んでいます。その周りには星がさまざまな方向に飛んでいます。しかし、ポップカルチャーでは宇宙怪獣として擬人化されることが多いこの穴は、実際には非常に「穏やか」で、環境からの摂取量は比較的少ないと研究者らは言う。
ブラックホールは、宇宙空間で最もとらえどころのないもののひとつです。最も一般的な種類は、恒星のブラックホール、超新星爆発で巨大な星が死んだ結果であるとよく考えられています。その後、星の物質はそれ自体の上に崩壊し、比較的小さな領域に凝縮します。
マッシュ可能な光の速度
しかし、どうやって超大質量ブラックホールは太陽の数百万倍から数十億倍も大きく、その形状は典型的な恒星のブラックホールよりもさらに神秘的です。多くの天体物理学者や宇宙学者は、これらの巨大な銀河が事実上すべての銀河の中心に潜んでいると信じています。最近のハッブル宇宙望遠鏡の観測では、理論を裏付けた超大質量ブラックホールは、新しい星が急速に生み出されるスターバースト銀河の塵だらけの中心で始まりますが、科学者たちはまだこの問題に少しずつ取り組んでいます。
ブラックホールには、惑星や星のような表面がありません。代わりに、と呼ばれる境界があります。「事象の地平線」それはもう後戻りできない地点だ。何かが急降下しすぎると、穴の重力から逃れられずに落ちてしまいます。
5 月 12 日の画期的な画像の前に、イベント ホライゾン望遠鏡チームは 2019 年 4 月にメシエ 87 銀河のブラックホールの最初の写真を公開しました。 クレジット: Chip Somodevilla / Getty Images
M87の場合* ブラック ホールが SF ではないという証拠を提供した Sgr A* は、数十年にわたる観測科学の発展の証拠です。最初のブラックホールの写真が撮影される以前、科学者たちは、近くの星やガスへの影響を検出することによって、宇宙にホールが存在することを推測していました。一般相対性理論でブラックホールを100年以上前に予言したアルバート・アインシュタインや、ブラックホールの存在を数学的に証明することにキャリアの多くを捧げた宇宙学者スティーブン・ホーキング博士らは、木曜日の啓示への道を開いた多くの人物の中にいる。
M87* がブラック ホールが SF ではないという証拠を提供したとすれば、Sgr A* は数十年にわたる観測科学の高まりの証拠です。
ハーバード大学スミソニアン天体物理学センターのマイケル・ジョンソン氏は、Sgr A* はありふれたものであるため、科学者にとって刺激的だと述べた。中央の超大質量ブラックホールは宇宙の他の多くのブラックホールの代表であり、専門家がこれらの神秘的な宇宙天体についてさらに学ぶことができるようになります。
見た目の類似性にもかかわらず、燃えるドーナツ科学者らによると、2 つのブラック ホールはこれ以上異なるものはないとのこと。 M87* 物質の蓄積はかなり速い速度で行われていますが、天の川銀河の中心のブラックホールの外観の変化はより速く、ガスが完全に周回するのにかかる時間はわずか数分ですが、その前任者の周りの軌道は約 2 週間続きます。
さらに、最初に撮影されたブラックホールは、銀河の端まで広がる巨大な放射線のジェットを発射しますが、Sgr A* はそうではありません。
新しい画像の処理に必要な大量のデータを収集するために、イベント ホライズン テレスコープは超長基線干渉計と呼ばれる技術を使用しました。これは世界中の天文台を同期させ、地球の自転を利用して 1 つの仮想惑星サイズの望遠鏡を形成します。 。同団体によると、これらの機器を組み合わせることで、パリからニューヨークで新聞を読むのに必要な視力と同等の視力で空を見ることができたという。
2019年のブラックホールの発表当時、イベント・ホライゾン・テレスコープの協力者らは、この超大質量ブラックホールの画像作成も試みたが、明確な画像を得ることができなかったと述べた。として最も研究されている超大質量ブラックホールの一つ宇宙では、私たちの銀河のへそを見つめることを切望していた多くの天体物理学者にとって、それは失望でした。
「私個人としては、20年前にこの世界に出会い、それ以来ずっと愛し、理解しようと努力してきました」とエゼルは木曜日に語った。
今回、科学者たちは、画像の解像度を向上させるために、M87* の写真では使用されなかった南極望遠鏡を仮想望遠鏡アレイに追加しました。研究者たちは、約 5 ペタバイト相当のデータを収集しました。2.5 兆ページの印刷されたテキスト望遠鏡チームの一員であるドン・ペッシェ氏は、このブラックホールのかすかな光でも捉えることができると述べた。
別の言い方をすれば、これは約1億本のTikTokビデオに含まれるデータに相当すると、MITヘイスタック天文台の研究科学者ヴィンセント・フィッシュ氏は述べた。これはインターネット上でストリーミングするには多すぎるため、科学者たちは何百台ものハードドライブをマサチューセッツ州西部とドイツのボンにある 2 つのセンターに輸送し、そこでスーパーコンピューターが生データを処理できるようにする必要がありました。
クレジット: Daniel Michalik / 国立科学財団
確かに、Sgr A* の写真はぼやけています。ジョンソン氏は、そのぼやけを曇りガラスを通して覗き込むことに例えた。重要な画像の詳細を含む電波が散乱され、穴の鋭い輪郭がゼリーの輪のように見えます。これを修正するには、望遠鏡の間隔をさらに広げるか、より高い周波数に到達する必要があると同氏は述べた。
「私たちはブラックホールが実際に空にあるぼやけた像であるとは考えていません」とジョンソン氏は語った。 「私たちはここでちょうど限界点に来ています。」
「私たちはブラックホールが実際には空にあるぼやけた像であるとは考えていません。」
からの財政的支援を受けて、国立科学財団などのグループは、画像を大幅に鮮明にするために技術を強化することを計画しています。
共同研究のもう 1 つの次のステップは、科学者がブラックホールの事象の地平線に向かってガスがどのように落下するかを観察できるように、これらの静止画像をビデオに変換する試みです。このプロジェクトは2024年以降に完了する可能性があるという。
しかし、別の燃え上がるドーナツに圧倒されている人がいる場合に備えて、カリフォルニア工科大学の天文学助教授ケイティ・バウマンは、この写真にどれだけのデータが詰め込まれているかについて思い出させてくれた。
「実際、この画像は、これまで見た中で最も鮮明な画像の 1 つです」と彼女は言いました。