科学者らがイベント・ホライズン・テレスコープによる銀河の巨大ブラックホールの初画像を公開
ワシントン DC — 科学者たちは今日、世界最大規模の観測所とも言える電波望遠鏡のネットワークによって撮影された、銀河の超大質量ブラックホールのすぐ周囲の様子を示す最初の写真を公開した。
イベント・ホライズン・テレスコープと呼ばれるプロジェクトは、M87と呼ばれる楕円銀河の中心にある暗黒の怪物のぼんやりとした画像を提供しました。ブラックホールの暗黒円の縁、いわゆる「事象の地平線」は、ブラックホールに落ち込む高温の物質の明るい輝きに囲まれていました。
「これは驚くべき成果です。…ある意味、謙虚にさせられるほどです」と、EHTプロジェクトディレクターでハーバード・スミソニアン天体物理学センターの天文学者、シェップ・ドールマン氏は、ここ全米記者クラブでの記者会見で述べた。
国立科学財団のディレクターであるフランス・コルドバ氏も感銘を受けた。
「今、この写真を見るのは初めてです…そして、涙が溢れてきました」と彼女は言った。「これは本当に大きな出来事です。」
NSFは本日の重要な発表をストリーミングビデオで配信しました。ヨーロッパと日本の科学者たちは、ブリュッセルと東京でそれぞれ別々にブリーフィングをストリーミング配信しました。さらに、チリ、中国、台湾でも記者会見が行われました。詳細は、天体物理学ジャーナル・レターズ誌の特別号に掲載された6本の論文で発表されました。
イベント・ホライズン・テレスコープ（EHT）は、実際には電波望遠鏡施設の連合体であり、各施設が単独ではできなかったこと、つまりブラックホールの事象の地平線を取り囲む高温物質の明るいハローを計測するために協力している。
「我々は、見えないと思っていたものを見たのです」とドールマン氏は語った。
SFファンなら誰でも知っているように、ブラックホールは重力崩壊が集中した領域であり、非常に巨大なため、光さえもその引力から逃れることはできません。
死にゆく星が太陽の10～20倍ほどの質量を持つ場合、その死の過程でブラックホールに崩壊する可能性があります。しかし、最大のブラックホールは、銀河が進化する過程で中心に形成されるものです。これらの超大質量モンスターは、太陽の何百万倍、あるいは何十億倍もの重さになることがあります。
私たちの天の川銀河の中心には、まさにそのようなブラックホールが存在します。幸いなことに、私たちの銀河の超大質量ブラックホールは比較的静かです。
2017年4月、イベント・ホライズン・テレスコープ・プロジェクトに参加している8つの電波望遠鏡施設が、私たちの銀河系の中心領域であるいて座A*（いて座A星、略称Sgr A*）を詳しく観測しました。研究チームはまた、地球から約5500万光年離れたM87の中心にある超大質量ブラックホールの画像を撮影しようと試みました。
EHTの施設はアリゾナ、ハワイ、メキシコ、チリ、スペイン、そして南極にまで設置されていました。どの望遠鏡から観測しても、ブラックホールの高温の周囲を捉えられるほどの解像度は到底得られませんでした。
この画像を鮮明にするために、イベント・ホライズン・テレスコープのチームは、超長基線電波干渉法（VLBI）と呼ばれる技術を用いて観測データを統合する必要がありました。この観測同期技術により、彼らのネットワークは実質的に地球とほぼ同じ幅の巨大な電波望遠鏡となります。
本日公開された画像は、M87のブラックホールの電波特性を示しています。ブラックホールの幅は約370億キロメートル（海王星の軌道の4倍以上）、質量は太陽の65億倍です。その巨大さゆえに、数百億光年離れた場所からブラックホールを発見するのは困難でした。
「これは、ここワシントンにいながらにして、ロサンゼルスの25セント硬貨の日付を読めるのと同じことだ」とドールマン氏は語った。
ブラックホールを取り囲む光のパターンに基づいて、科学者はブラックホールが時計回りに回転していることさえ推測できる。
M87のブラックホールは、私たちの銀河系のブラックホールよりも活動的なため、発見しやすかった。しかし、もし活動が激しすぎたとしたら、ブラックホールを取り囲む高温のガスが明るすぎて、事象の地平線の暗黒円が見えなかっただろう。
「私たちはただ運が良かっただけです」と、EHT科学評議会のメンバーであるアムステルダム大学の天体物理学者セラ・マルコフ氏は語った。
ドールマン氏は、チームはまだいて座A*の画像を作成する作業中だが、その作業はM87の場合よりも複雑だと語った。
カナダのペリメーター研究所とウォータールー大学の理論物理学者エイブリー・ブロデリック氏は、事象の地平線の円形はアルバート・アインシュタインの一般相対性理論と完全に一致していると指摘した。
「今日、一般相対性理論は地平線から星々にまで及ぶもう一つの重要なテストに合格した」と彼は語った。
ワシントン大学の天文学者エリック・アゴル氏は、1999年に超大質量ブラックホールの「影」を観測する方法としてVLBIを提案する上で重要な役割を果たした。
「予想よりもずっと時間がかかりましたが、これは本当に驚くべき技術的成果です」と、EHTチームには所属していないアゴル氏は、初めてこの写真を見た後、GeekWireの電話インタビューで語った。「画像も本当に素晴らしいです。」
ホワイトハウスの科学顧問ケルビン・ドロゲマイヤー氏は、イベント・ホライズン・テレスコープの画像は、ノーベル賞を受賞したレーザー干渉計重力波観測所（LIGO）による初の重力波検出に匹敵するほど素晴らしいものだと述べた。ブラックホールの物理を理解していない人でさえ、「本当に素晴らしいことだと分かる」とドロゲマイヤー氏はGeekWireに語った。
「これは歴史における特異な瞬間に過ぎません」と彼は言った。「私たち人類にはこれが必要です。」
M87のブラックホールの画像は、「インターステラー」などの映画で見たブラックホールの描写ほど鮮明ではありませんでした。参加する望遠鏡の数が限られているため、VLBIでも限界があります。
幸いなことに、ここ数年でより多くの望遠鏡がこのキャンペーンに参加しており、天文学者たちは様々な波長におけるデータ処理方法の改良に取り組んでいます。「私たちは宇宙にも進出したいと考えています」とドールマン氏は述べ、イベント・ホライズン・テレスコープに追加できる観測所を打ち上げました。
つまり、この超大質量ブラックホールの最初の画像は、今後数年間で確実に改善されるだろうということだ。
以下は、イベント・ホライズン・テレスコープ共同研究チームが執筆し、アストロフィジカル・ジャーナル・レターズ誌に掲載された、全体のタイトルが「M87イベント・ホライズン・テレスコープの最初の成果」である6本のオープンアクセス論文です。
- 「I. 超大質量ブラックホールの影」
- 「II. アレイと計測機器」
- 「III. データ処理とキャリブレーション」
- 「IV. 中心超大質量ブラックホールの撮像」
- 「V. 非対称環の物理的起源」
- 「VI. 中心ブラックホールの影と質量」
このレポートは頻繁に更新されており、最近では太平洋標準時午前 10 時 57 分に更新されました。
