天の川の中心にあるブラックホールはこんな感じ| 化学

約27,000光年離れたところに、渦巻く超高温ガスに囲まれた、太陽の約400万倍の質量の巨大な天体物理学的物体があります。 いて座A*と呼ばれるこの超大質量ブラックホールの存在は、天文学者が天の川の中心で目に見えない、コンパクトで非常に巨大なものを周回する近くの星を観測したため、何十年もの間理論化されてきました。 しかし、彼らは決して 見た それが何であるか—今まで。

今日の記者会見で、天文学者はこの超大質量ブラックホールの最初の画像を発表しました—中心が暗いオレンジと黄色のドーナツ。 「私たちはついに私たち自身のブラックホールを垣間見ることができました」と、ハーバード＆スミソニアン天体物理学センターのEHTコラボレーター兼天体物理学者であるAngeloRicarteはインタビューで述べています。 「私たちの銀河の中心にあるこのブラックホールをよりよく理解することは、私たちの宇宙起源の物語を理解するのに役立ちます。」

この発表は、望遠鏡のネットワークをイベントホライズンテレスコープ（EHT）として知られる惑星サイズの天文台に変えた、世界中のスミソニアン天体物理観測所を含む80の機関の300人以上の研究者の仕事を表しています。

「私たちの望遠鏡は地球とほぼ同じ大きさでなければなりません」と、MITヘイスタック天文台の天文学者でEHTの共同研究者であるヴィンセントフィッシュはこのイベントで述べました。 そのために、チームは干渉法と呼ばれる手法を使用して、世界中の半ダース以上の望遠鏡を接続しました。 「それらの信号を相関させ、結果のデータを研究することにより、ソースの画像を再構成することができます。 望遠鏡が多ければ多いほど良いです。」

この画像は、ブラックホールの謎についてより深い洞察を与え、アインシュタインの長年の相対性理論をさらに裏付けています。 その名前にもかかわらず、私たちの銀河の中心にある超大質量ブラックホールは、夜空ではかなり小さいです。 地球から、「それは月でテニスボールを探すようなものです」と、最近の発表とは関係のないセントラルフロリダ大学の宇宙学者ジェームズ・クーニーは言います。

EHT望遠鏡ネットワークの観測により、3.5ペタバイトのデータ（1億本のTikTokビデオに相当）が生成され、高度なコンピューターアルゴリズムを使用して結合されました。 データは非常に膨大で、インターネット経由で送信するには何年もかかるため、チームは分析のためにハードドライブを世界中のさまざまな場所に出荷しました。

ブラックホールは光を含む周囲のすべてをむさぼり食うので、これらの画像は私たちが従来の写真と考えるものではありません。 代わりに、それらはブラックホールの影の画像です。 過熱した物質がブラックホールの周りを渦巻くと、それは輝き、光ります。 超大質量ブラックホールは、この輝く、ゴツゴツしたガスに影を落とします。

EHTの科学者たちは、同様の手法を使用して、2019年にリリースされたブラックホールM87 *の事象の地平線の最初の画像を作成しました。しかし、天の川の中心にある超大質量ブラックホールはまったく異なります。 それははるかに小さく、ガスはそれの周りをはるかに速く渦巻く。 画像をキャプチャすることは、「子犬が尻尾をすばやく追いかけている様子をはっきりと撮ろうとするようなものでした」と、アリゾナ大学のEHT科学者Chi-kwanChan氏は述べています。

チームは、地球の大気中のブラックホールや銀河の乱流ガスを観測するなど、他の課題に直面していました。 EHTの研究者は、何万もの画像を収集して分析しました。 「これらの画像を平均化することで、ほとんどの画像に見られる共通の特徴を強調することができます。ここでは、明るいリングがはっきりと飛び出します」と、カリフォルニア工科大学のEHTのKatie Boumanは、克服に役立つ計算画像の力を認めています。それらの障害。

いて座A*の画像とブラックホールM87*の以前の画像は、科学者にブラックホールを研究するためのより多くのデータを提供します。 M87 *は地球からはるかに離れており、いて座A *の1,000倍以上の大きさであるため、科学者は2つを比較することができます。 彼らは、ガスがブラックホールの周りでどのように振る舞うかを詳しく調べ、ブラックホールの周りのような極端な環境で重力がどのように振る舞うかについての洞察を得ることができます。

観測はまた、科学者にアインシュタインの相対性理論をテストする機会を与えます。 2つのブラックホールの両方の画像は、重力の結果であるため、同じように見えます。 アインシュタインによれば、時空、または私たちの宇宙の構造は、ブラックホールの質量に関係なく、まったく同じようにブラックホールの周りを変形し、影の大きさを予測することができます。 サイズの違いにもかかわらず、2つのブラックホールの画像はほぼ同じに見えます。

「これは、アインシュタインの一般相対性理論の予測を踏まえて私たちが見つけたいと思っていたものです」と、アリゾナ大学のEHT科学者であるFeryalÖzelは記者会見で述べました。 「私たちがこれらの新しい観測を使用できるのは、まさにこの事実のためです。 [Sagittarius A*] これまでの一般相対性理論の最も強力なテストの1つを実行します。」

私たちの銀河の中心にあるブラックホールの画像は、EHTチームによって計画された最後の観測ではありません。 研究者たちは2022年3月に大規模な観測キャンペーンを開始しました。これには、ブラックホールの事象の地平線、さらには映画の高解像度画像を生成することを目的として、アレイに追加された望遠鏡が含まれていました。 そして、EHTは私たち自身の惑星によってサイズが制限されているため、一部の天文学者は、プロジェクトがブラックホールのさらに印象的な画像のために宇宙に向かうことを望んでいます。