史上初のブラック ホールの画像が、40 か国の科学者が参加する国際組織であるイベント ホライズン テレスコープ (EHT) コラボレーションによって、世界中で 6 回同時に行われた記者会見で公開されました。 EHT は、銀河 M87 の中心にある超大質量ブラック ホールを捉えました。
ブラックホール自体は、その引力が非常に大きく、光が逃げることができないため、完全に暗いです。画像に示されているのは、ブラック ホールの周りにある事象の地平線を取り囲む物質です。これは一般に「帰らざるポイント」として知られています。
事象の地平線の内側では、あらゆる物質や光が内側に落ちる運命にあります。しかし、事象の地平線の外では、物質はブラック ホールの周りを光速に近い速さで渦巻いています。重力と摩擦によって物質が加熱され、電波で光ります。 EHT によって収集されたのはこれらの電波でした。
EHT は 2017 年 4 月に、協力して 8 台の望遠鏡を使用して、1 週間にわたる観測の過程でデータを収集しました。地球から 5,500 万光年の距離にあるこの超大質量ブラック ホールは、1 つの望遠鏡だけで捉えるには小さすぎます。その巨大な質量は太陽の 65 億倍ですが、非常に密度が高く、直径は太陽の約 30,000 倍です。
天体望遠鏡がスパイグラスよりも遠くを見ることができるように、望遠鏡が大きいほど、解像できる対象物は小さく (または遠く) なり、その鏡の直径が鍵となります。天文学者は、「干渉法」と呼ばれるプロセスを頻繁に使用して、画像の解像度を高めます。これは、同じ被写体に向けられた複数の望遠鏡を組み合わせて 1 つの望遠鏡を作成するもので、それらの間の距離が仮想望遠鏡の直径になります。
M87 の中心にある小さなターゲットを見つけるために、EHT コラボレーションは、世界中の 8 つの望遠鏡を組み合わせて地球サイズの仮想望遠鏡を作成しました。得られた望遠鏡は、腕の長さでかみそりの刃の刃よりも 100 万分の 1 も小さく見える物体を分解できます。
8 つの望遠鏡すべてからのデータが収集されると、次のタスクはそれらをつなぎ合わせて全体像を形成することでした。世界中の天文学者がデータの分析と処理に取り組み、公開前に結果を確認しました。
ブラック ホールの事象の地平線付近での物質と光の挙動は、アインシュタインの一般相対性理論の基本的なテストです。事象の地平線は、宇宙全体で最も極端な環境の 1 つであり、予想外の観測結果は、これまで発見されていなかった物理学を示している可能性があります。 EHT コラボレーションは、物理学における未解決の問題のいくつかを説明したいと考えています。これには、事象の地平線が本当に後戻りできない点であるかどうかも含まれます。
- ブラック ホールの見方:宇宙最大の謎を見る BBC 4 で
ブラック ホールの構造
1 降着円盤
その位置を示すブラック ホールの部分。ここでは、星、ガス、および近くにあるその他の物質が猛烈な速度で穴に向かって渦巻いており、地球上で検出できる膨大な量の電磁放射を生成しています。
ブラック ホールに吸い込まれた天体は、事象の地平線に近づくにつれて、より熱狂的になり、混雑します。いくつかは必然的にこの点を超えて穴自体に引きずり込まれますが、他のものは外側に吹き飛ばされてジェットを作ります.
2相対論的ジェット
ポップ カルチャーでは、ブラック ホールから逃れるものは何もないと規定しています。しかし、それは完全に真実ではありません。天文学者は、ブラックホールから流れ出る粒子のジェットが非常に長く激しく、銀河から完全に飛び出しているのを観察してきました。お尻から類推を借りるために。ダーラム大学の理論物理学者である Konstantinos N Gourgouliatos 教授によると、これは幅 1 cm のホースパイプから水が湧き出て、地球の 80 パーセント (つまり 10,000 キロメートル) を移動する噴水のようなものです。
私たちの最良のモデルは、ブラック ホールがその極で時空の構造をひねっていることを示唆しています。この効果は磁場をコイル状にし、粒子を光の速度に近づける宇宙のコルクスクリューを作り出してから、粒子を空隙に放出します。同時に、ブラック ホールの赤道に磁気デュアル カーリッジウェイが形成されます。これにより、磁力線がねじれ、もつれ、別の粒子加速器効果が生じます。
これらの効果は両方とも、宇宙で最も速い粒子を作り出し、宇宙の速度限界である光速のドアをノックします。長期的には、EHT からのデータは、この宇宙の驚異をより詳細に理解するのに役立つはずです.
3最内安定軌道
降着円盤の最内縁。これは、物質が安全に周回できる最後の領域です。これ以上近づくと、元に戻れない点を過ぎて転がります。
4事象の地平線
ここからブラックホールの黒い部分が始まります。この点を超えると、物質はブラック ホールのグリップから逃れることができなくなります。より正確には、穴の重力から解放されるために必要な脱出速度は、光速よりも大きい.
5特異点
ブラック ホールに吸い込まれたすべての物質とエネルギーは、ブラック ホールの中心で終わります。膨大な量の物質とエネルギーが無限に小さな空間に押しつぶされ、ブラック ホールの引力が生じます。ノーベル賞を受賞した理論物理学者 (および映画 インターステラー の科学コンサルタント) ) キップ・ソーンはそれを「物理法則が崩壊する場所」と表現しました
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