新しいブラックホールの画像は、輝くふわふわしたリングと高さを明らかにします

May 13, 2024

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2017 年、天文学者たちは世界中の電波受信アンテナを調整して単一の惑星サイズの望遠鏡として機能させることにより、ブラックホールの最初の画像を撮影しました。 イベント ホライズン テレスコープ (EHT) として総称されるこの同期ネットワークは、近くのメシエ 87 銀河の中心にあるブラック ホール M87* に焦点を当てました。 望遠鏡のレーザー焦点の解像度により、暗い中心の周りに非常に薄く輝くリングが明らかになり、ブラック ホールの影の最初の視覚化が表現されました。

天文学者たちは現在、M87* の新しい層を捉えるために視点を再調整しています。 マサチューセッツ工科大学ヘイスタック天文台の科学者を含むチームは、もう一つの地球規模の天文台の網であるグローバルミリメーターVLBIアレイ（GMVA）を利用して、ブラックホールのよりズームアウトしたビューを撮影した。

EHTの最初の観測から1年後に撮影された新しい画像では、最初に報告されたリングよりも50パーセント大きい、より厚くてふわふわしたリングが明らかになりました。 この大きなリングは望遠鏡アレイの解像度を反映しており、ブラック ホールを囲む超高温の輝くプラズマをより多く捉えるように調整されています。

科学者らは、ブラックホールのリングの一部が周囲の降着円盤からのプラズマで構成されていることを初めて確認できた。これは、プラズマが降着円盤に流れ込む際に、白く熱い電子の渦巻くパンケーキであり、研究チームはこれが数十億度に加熱されると推定している。光速に近いブラックホール。

これらの画像では、中央のリングから引きずり出しているプラ​​ズマも明らかになっている。科学者たちは、これはブラックホールから吹き出す相対論的ジェットの一部であると考えている。 科学者らはこれらの放出をブラックホールに向かって追跡し、ジェットの基部が中央のリングに接続しているように見えることを初めて観察した。

「これは、中心のブラックホールから漏れ出る強力なジェットと比較して、リングがどこにあるのかを突き止めることができた最初の画像です」と、使用された画像ソフトウェアを開発したMITヘイスタック天文台の研究員である秋山和典氏は言う。ブラックホールを可視化します。 「これで、物質がどのようにしてブラックホールに捕らえられるのか、またどのようにして物質が脱出することができるのかといった疑問に取り組み始めることができるようになりました。」

秋山氏は、新しい画像とその分析を今日の Nature 誌の論文で発表する天文学者の国際チームの一員です。

拡張された目

M87* の画像を撮影するために、天文学者は超長基線干渉法 (VLBI) として知られる電波天文学の技術を使用しました。 ブラックホールのプラズマ放出などからの無線信号が地球を通過すると、世界中のラジオ受信アンテナがその信号を受信する可能性があります。 科学者は、各ディッシュが信号を記録する時間とディッシュ間の距離を決定し、この情報を 1 つの非常に大きな惑星規模の望遠鏡で観測される信号と同様の方法で組み合わせることができます。

各電波望遠鏡が特定の周波数にダイヤルされると、アレイ全体が電波信号の特定の特徴に焦点を合わせることができます。 EHT のネットワークは 1.3 ミリメートルに調整されました。これは、マサチューセッツ州からカリフォルニアの米粒を見るのと同等の解像度です。 この解像度では、天文学者は M87* を取り囲むプラズマの大部分を通過して最も薄いリングを画像化し、それによってブラック ホールの影を強調することができました。

対照的に、GMVA ネットワークは 3 ミリメートルというわずかに長い波長で動作するため、角度分解能がわずかに低くなります。 この焦点を合わせると、アレイは米粒ではなくカボチャの種を解決できる可能性があります。 ネットワーク自体は、米国とヨーロッパに点在する約 12 台の電波望遠鏡で構成されており、そのほとんどは地球の東西軸に沿って配置されています。 M87* からの遠く離れた電波信号を捕捉できる真の惑星サイズの望遠鏡を作成するには、天文学者はアレイの「目」を北と南に拡張する必要がありました。