イベント ホライズン テレスコープ (EHT) を使用して、銀河メシエ 87 (M87) の中心にある超大質量ブラック ホールを観測することで、天文学者は天文学と宇宙論の分野で再び新たな発見を行いました。
2 年前に公開された M87 のブラック ホールの画像 (ブラック ホールが直接画像化されたのは初めて) に続き、EHT 共同研究の天文学者は、今度は偏光で同じブラック ホールの見事な画像を撮影しました。
今回の成果は、このブラック ホールの印象的なシャープで鮮明な 2 番目の画像を示すだけではありません。これは、初めて研究者がそのような天体の周りの光の偏光を捉えることができたことも示しています。
これは、超大質量ブラック ホールを取り囲む磁場の詳細を明らかにするだけでなく、宇宙学者に、この遠く離れた銀河のコアからエネルギー ジェットがどのように放出されるかを説明する鍵を与える可能性があります。
「M87は本当に特別なオブジェクトです！天空の最大のブラック ホールは、私たちの銀河のブラック ホールである射手座 A* と結びついています」と、EHT プロジェクトの科学者であり、中央研究院の天文学と天体物理学研究所のアシスタント研究天文学者である Geoffrey C. Bower 氏は次のように述べています。 ZME サイエンス。 「距離は約1000倍ですが、質量も1000倍です。
バウアーは、EHT ポラリメトリー ワーキング グループのコーディネーターであり、オランダのラドバウド大学の助教授であるモニカ モシブロツカと共に、The Astrophysical Journal Letters の最新版で発表されたブレークスルーを詳述する 2 つの論文の著者の 1 人です。 .
「現在、ブラック ホールの周囲で磁場がどのように作用するか、また、この非常にコンパクトな宇宙領域での活動が、銀河をはるかに超えて広がる強力なジェットをどのように駆動できるかを理解するための、次の重要な証拠を見ています」と Mościbrodzka は述べています。
「事象の地平線にこれほど近い磁場を直接見たことはありません」と天文学者は ZME Science に語っています。 .
「今回初めて、磁力線が事象の地平線の近くでどのように方向付けられているか、およびこれらの磁場がどれほど強いかについての情報が得られました。この情報はすべて新しいものです。」
M87 の心の中へ
2019 年 4 月 10 日にブラック ホールの最初の画像が公開されたことは、科学における画期的な出来事であり、それ以来、その画像の背後にあるチームは、M87 のブラック ホールをより深く掘り下げるために懸命に取り組んできました。この 2 番目のイメージは、このクエストの集大成です。偏光を観察することで、以前の画像の情報とブラック ホールの物理をよりよく理解することができます。
「光は、振動または分極の振幅と方向を持つ電磁波です」と Mościbrodzka は説明します。 「EHT を使用して、M87 の周囲のリングの光が偏光していることを観測しました。これは、波の振動が優先方向を持っていることを意味します。」
この偏光は、この黒の近くで生成されるシンクロトロン放射の特性です。穴。偏光は、光がフィルターを通過するときに発生します。偏光サングラスが光を遮断し、より鮮明な視界を提供することを考えてみてください。したがって、この写真の光の偏光は、M87 のブラック ホールのこの鮮明な視界を説明しており、それはに関する多くの情報を明らかにします。ブラックホールそのもの。
5,500 万光年の距離にある偏光のこのような画像をキャプチャするのは並大抵のことではなく、EHT を構成する世界中の 8 つのリンクされた望遠鏡でのみ可能です。 Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) の 66 個のアンテナを含むこれらの望遠鏡を合わせて、地球自体と同じ大きさの仮想望遠鏡を形成し、月で名刺を読むのと同等の解像度を備えています。
「私たちの惑星と実質的に同じ大きさの仮想望遠鏡として、EHT は他のどの望遠鏡よりも優れた分解能を持っています」と Mościbrodzka は言います。 「EHT は、人間に知られているものの端、空間と時間の端を観察しています。このブラック ホールの画像を公開することができたのは 2 度目のことです。 Atacama Pathfinder EXperiment (APEX) によって提供されます。
もちろん、これらの磁場は、周囲のブラック ホールの鮮明な画像を提供するだけではありません。それらはまた、M87 の最も神秘的な特徴の 1 つを含む、ブラック ホールを非常に強力で魅力的なイベントにする物理的プロセスの多くを支配しています。
磁場がブラック ホールの「フィード」にどのように役立つか
M87 銀河 (地球から 5,500 万光年) は、中心部から爆発して 5,000 光年にわたって伸びる強力な天体物理ジェットで有名です。研究者は、これらのジェットは、ブラック ホールの端にある物質の一部が消費を逃れたときに発生すると考えています。
他の物質が中央のブラック ホールの表面に落下し、中央の特異点に消えていく間、この逃げる物質は、これらの顕著なジェットとして宇宙に放出されます。
これはもっともらしい説明ではありますが、このプロセスについてはまだ多くの疑問が残っています。つまり、太陽系よりも大きくない領域が、それを取り囲む銀河全体よりも長いジェットをどのように生成するかということです。
M87 のブラック ホール周辺の偏光のこの画像は、この内部領域を垣間見ることができ、ついに科学者にこれらの謎に答えるチャンスを与えます。
「私たちの惑星の磁気圏は、太陽から放出された電離粒子が地表に到達するのを防いでいます。同様に、強力なブラック ホールの磁場は、ブラック ホールへの物質の降着を防止または減速する可能性があります」と Bowers 氏は言います。 「これらの強力な磁場は、ブラックホールから離れて光速に近い速度で流れる粒子のジェットを生成するのにも強力です。」
しかし、中心のブラック ホールへの供給プロセスを緩和することで、これらの磁場は、それらが作り出すジェットのように、M87 自体よりも遠くまで広がる可能性があるという影響を与える可能性があります。銀河団全体に影響を与えている可能性があります。
これは、M87 のブラック ホールの周囲の磁場をよりよく理解することで、研究者がそのブラック ホールの端で物質がどのように振る舞うか、そしておそらくそのようなものが近隣の銀河とその進化にどのように影響するかについての理解を深めることができることを意味します。
そして、EHT チームが開発した M87 のブラック ホールの画像から、ブラック ホールの端での物質の相互作用を説明するために宇宙論者が開発したさまざまなモデルの中で、強く磁化されたガスを特徴とするものだけが、観測されたその現象を説明できることが明らかです。
「画像に見えるリングの物理的プロセスについて、より良いアイデアが得られました」と Mościbrodzka 氏は言います。 「現在、ブラックホールの近くで磁場がどれほど強いかがより正確にわかっています。また、ブラックホールがどのくらいの速度で物質を飲み込んでいるのかをより正確に知ることができます。そして、ブラック ホールが将来どのように見えるかについて、より良いアイデアを得ることができます。」
ブラック ホール イメージングの次の段階については、Mościbrodzka と Bowers の両方が明確です。彼らは、M87 よりも家に近いブラック ホールに照準を合わせています。天の川の中心に位置するブラック ホールは、家に近いにもかかわらず、画像化の観点からクラックするのが難しい可能性があります。
「私たちは、誰もが見たいと思っている問題に懸命に取り組んでいます。私たちの銀河系の中心にあるブラック ホールの画像です」と Bowers 氏は言います。 「ブラックホールの周りのガスは非常に速く動くため、写真を撮るのと同じ時間スケールで画像が変化する可能性があるため、これは非常に注意が必要です。この問題を処理する方法はわかっていると思いますが、多くの技術革新が必要です。」
EHT コラボレーション チームによってすでに達成された進歩を考えると、それほど遠くない将来のある時点でこの高い目標を達成することに賭けるのは賢明ではありません。
「私たちは、ブラックホールの周りで何が起こるかを想像することから、実際にそれを画像化することになりました!」バウアーズはこう締めくくります。 「近い将来、物質がブラック ホールを周回し、ジェットに放出される様子を動画でお見せできるようになるでしょう。こんなものを見るとは思いもしませんでした。
