ブラック ホールはとらえどころのない宇宙の生き物です。アインシュタイン自身は、それらが彼の最も成功した理論である一般相対性理論の予測であったとしても、それらが存在することを疑っていました.名前が示すように、ブラック ホールは完全に黒です。それらはすべての光を吸収するため、従来の技術では観察できません。代わりに、科学者はブラック ホールの巨大な重力場が近くの天体に与える影響を調べます。過去 30 年間で、ブラック ホールに関する研究が爆発的に増加し、多数の潜在的なブラック ホールが特定されました。
現在、国際的な科学者チームがいて座 A* の最も正確な画像を記録しました。これは、天の川銀河の中心を占める超大質量ブラック ホールです。より正確に言うと、彼らは、ブラック ホールの言いようのない中心部に落下する前に、安定軌道の最後の領域の絶壁と思われる場所でぐらつく過熱ガスの大きな小球の画像をキャプチャしました。
ブラック ホール周辺の活動領域を検出するために、研究者は GRAVITY と呼ばれる機器を使用しました。この機器は、チリにあるヨーロッパ南天天文台の超大型望遠鏡にある 4 つの別々の 8 メートルの望遠鏡からの観測データをまとめたものです。研究チームは、太陽の約400万倍の質量を持つ巨大な中心天体の周りを、光速の約30%の速度で回転するいくつかの「ホットスポット」または磁気活動を発見した。観測はまた、天の川の中心にあるブラック ホールの方向について、これまで知られていなかったいくつかの特性を明らかにしました。これは、将来の観測努力に役立つ情報です。チームの調査結果は、ジャーナル Astronomy &Astrophysics に 10 月 31 日に掲載されました。
銀河中心のブラック ホール
ブラックホールは、十分に大きな瀕死の星が崩壊するときに形成され、非常に強力な重力場を発する理解できないほど高密度の特異点を作り出します。ブラックホールを取り巻く時空領域は、非常に高密度の特異点によって非常にねじれ、歪んでいるため、光自体でさえその引力から逃れることができません.ブラックホールの引力は非常に強く、光さえも閉じ込めてしまうため、恒星や惑星、小惑星のように直視するだけではブラックホールを観測することはできません。代わりに、科学者は、近くの物体への重力の影響を観察することで、ブラック ホールを検出して測定します。ブラック ホールの周りの物体の運動を測定することにより、科学者はその情報からブラック ホールのいくつかの特性 (サイズ、重力場の強さ、スピンなど) を推測できます。または、星から放出される光の強度の変化はすべて、近くのブラック ホールの活動の兆候である可能性があります。ブラック ホール自体も大量の電磁エネルギーを漏らし、夜空に巨大なエネルギー パルスとして現れることがあります。
現在では、ほとんどの大きな銀河の中心に銀河の中心として機能する超大質量ブラック ホールがあることは、天文学者によって一般的に受け入れられています。観測によると、ほとんどの銀河における星の分布と運動は、中心にある超大質量ブラック ホールが星に重力を及ぼしている結果である可能性が高いことが示されています。私たちの銀河系にとってのブラック ホールは、太陽系にとっての太陽であり、重力が物事をまとめる中心点です。
ブラック ホールは非常に高エネルギーの宇宙領域であるため、大量のエネルギーと磁気を放出します。強力な磁場が渦を巻き、ブラック ホールの降着円盤にぶら下がっているガスを混合します。これらの「フレア」は、降着円盤内の熱および電磁活動の非常に明るい「ホットスポット」として現れます。 t。これらのフレア活動は、私たち自身の太陽からの太陽フレアに類似していると考えることができます。これらのフレアは、従来の基準では非常に明るいですが、ブラック ホールの他の活動に比べて非常に暗く、局所的な時空の極端な相対論的歪みによって隠される傾向があります。また、比較的短命です。約 1 時間後、磁気活動が粒子を引き裂き、雲を消滅させます。
研究者チームは、近くの星 S2 からの入射光のブラック ホールの相対論的歪みを観察しているときに、5 月に射手座 A* でこれらのフレアの存在に最初に気付きました。チームが使用する GRAVITY 装置は、南アメリカにある他の 4 つの 8 メートル望遠鏡からのデータをコンパイルして、ブラック ホールの他の相対論的効果に対するフレアの非常にかすかなプロファイルをキャプチャします。 GRAVITY は 4 つの望遠鏡の観測能力をつなぎ合わせて、実質的に有効直径 130m の 1 つの大きな望遠鏡を作成します。 GRAVITY デバイスの解像度が向上したことで、以前よりも約 1000 倍も暗い干渉画像を撮影できるようになりました。編集されたデータは、降着円盤から泡立つフレアの連続的な流れを示しました。この種の爆発は以前にも測定されていましたが、フレアの方向と偏光を正確に測定するのに十分な精度はありませんでした。データは、各フレアが太陽 400 万個分の大きさの質量の周りを 45 分間の弧を描いて光速の約 30% で移動していることを示しました。
幸運なことに、GRAVITY 装置によって記録された特定のフレアは、地球に対するブラック ホールの降着円盤の幾何学的な向きに関する重要な情報も提供しました。フレアの位置と動きは、射手座 A* の降着円盤が地球に対して真横ではなくほぼ正面を向いていることを示しているようです。言い換えれば、地球から射手座 A* まで直線を引いた場合、その経路はそれらを降着円盤の中心に導きます。フレアの経路は、ほぼ円軌道のオーバーヘッドとして表すことができます。フレアを観察するだけでは不十分でした。彼らはまた、降着円盤の向きが宇宙の偶然の行為であるように思われることを明らかにしました。 「これは宝くじに当たるようなものです」と、出版物の著者の 1 人である Reinhard Genzel 氏は述べています。誰かが私たちのためにこれを手配したようです。銀河の中心は幸運な人々のための場所だと思います。」
さらに、データは、活動のフレアが、最内安定円軌道（ISCO）の最後の領域である、帰還不能点と考えられる領域のすぐ下に位置していることを示しました。帰還不能点を過ぎると、物体は必然的にブラック ホールの引力に屈し、中心に落ちます。 ISCO の位置は、ブラック ホールの基本的な特性によって決まります。質量、スピン、電荷。したがって、帰還不能点が実際に考えられているよりも低いという事実は、射手座 A* の基本的な構造に対する理解が変化したことを意味します。
チームの次の議題は、より多くのフレアを見つけることを期待して、いて座 A* の観測を継続することです。さらに、世界中の電波天文台からのデータを収集しようとするイベント ホライズン テレスコープは、最初のフル ランの初期結果を公開する予定です。イベント ホライズン テレスコープは、射手座 A* のイベント ホライズン (ブラック ホールの周囲の円形の帯に光が閉じ込められる領域) を観測しようとしています。事象の地平線は、ブラック ホール観測の理論上の限界です。この線を横切るものはすべて、観測可能な宇宙の領域から出て、各ブラック ホールの中心にある神秘的な特異点 (既知の物理法則が適用される空間領域) に入ります。壊れて適用できなくなります。ブラック ホールの事象の地平線を高精度で測定することで、より多くのフレア活動が明らかになり、GRAVITY 装置によって収集されたデータが確認される可能性があります。
過去数か月は、ブラック ホールの研究者にとって刺激的なものでした。ちょうど今年の 9 月に、英国を拠点とする天文学者のチームが、地球サイズの質量が光速の約 30% でブラック ホールに落下するのを観測したことを報告しました。私たちの銀河の中心の画像はまだありません GRAVITY 装置による観測は、私たちの銀河の中心に関するパズルのピースの 1 つです。
