2019年4月10日の夜、「史上初、ブラックホールの撮影に成功 ― 地球サイズの電波望遠鏡で、楕円銀河M87に潜む巨大ブラックホールに迫る」というニュースが流れました。
ブラックホールの存在が初めて視覚的に証明されたのです。
そのブラックホール(正確にはブラックホールの影)の写真がこれです。
明るく輝くリングが見えますが、その真ん中の黒くてまるい部分がその影です。リングの直径が1000億kmで、実際のブラックホールの大きさ(事象の地平面)は、その4割りほどの大きさになり、直径はおよそ400億kmだそうです。
(太陽系の直径が90億kmですから。その4倍あまり)
すごいですね。
何がすごいのか
これまで、このような写真は、想像図かシミュレーション画像でしか見たことはなかったのです。ところが今回は、電波望遠鏡の観測網を使って、実際にカメラと同じようにブラックホールにピントをあわせ、その近くからくる光(電波)を実際に集め映像にしました。つまり、百聞は一見にしかず。 想像や計算ではなく、実際に”視覚的に観測”できたことがすごいんです。
ブラックホールは光さえも出てこられないので、直接見ることはできませんが、周囲の光を曲げることができるので、その光の見え方で、ブラックホールの存在がわかるのです。その様子はシミュレーションの画像とも一致しました。
一般相対性理論を実証した歴史的な実験からちょうど100年目
1915年から1916年にかけて 、物理学者のアインシュタインは一般相対性理論を発表しました。簡単に言うと「物質(質量)は周りの時空を歪める」という理論です。この時空の歪みが重力の正体です。そして空間が歪む(重力がある)と何が起こるかというと、光(=電波)も曲がって進むということです。これは当時画期的な考えだったので、誰もが疑いを持ちました。
そこで2年後の1919年、理論の確かさを証明するために歴史的な実験が行なわれました。それは、日食のとき、遠くから来る星の光が太陽の近くを通ったときに重力(時空の歪み)によって曲げられるかどうかを確かめることでした。そして観測の結果、光が曲がって届いたことが確かめられ、その曲がり方(角度)も理論が予想した値にかなり近いことがわかりました。一般相対性理論の正しさが証明されたのです。
今年はその実験から、ちょうど100年目にあたります。
2016年( 一般相対性理論を発表から100年後)にも、アインシュタインが予測した「重力波」が実際に観測されたことは記憶に新しいと思います。
今回はそれに続く歴史的な発表になりました。
下記のサイトで今回の発表と記者会見の様子がみられます。
また、発表の内容は、こちらの国立天文台NEWS「史上初、ブラックホールの撮影に成功 ― 地球サイズの電波望遠鏡で、楕円銀河M87に潜む巨大ブラックホールに迫る」 <http://www.nao.ac.jp/news/science/2019/20190410-eht.html> からテキストで見ることができます。
発表内容をかいつまんで書いておきます。
おとめ座のM87のブラックホールとは
今回撮影されたのは、おとめ座銀河団の楕円銀河M87の中心に位置する巨大ブラックホールです。このブラックホールは、地球から5500万光年の距離にあり、その質量は太陽の65億倍にも及びます。(観測結果とシミュレーションの比較から質量の大きさが65億倍と結論づけたのも今回の観測の成果です)
M87が観測対象に選ばれた理由
M87の巨大ブラックホールは非常に大質量でありながら地球に近い場所にあり、地球からの見かけの大きさが最も大きなブラックホールということもあって選ばれたようです。(波長1.3mmの電波で明るい天体)
また、同じ頃に銀河系の中心のブラックホールも観測していて、現在、データを解析中だそうです。
今回、なぜブラックホールが撮影できたか
これまで観測(撮影)できなかったのは、観測システムの感度と解像度が不足していたためのようです。今回のプロジェクト「イベント・ホライズン・テレスコープ(EHT)」 は、 ブラックホールを見るためにつくられたプロジェクトです。
そのプロジェクトでは地球上の8つの電波望遠鏡 をつなぎ合わせて、圧倒的な感度と解像度(20マイクロ秒角; 人間の視力300万に相当し、月面に置いたゴルフボールが見えるほど) を持つ 地球サイズの仮想的な望遠鏡を作り上げたことが、ブラックホールを撮影できた主な理由です。
今回の観測は2017年4月に行なわれていた、
今回の観測は、今から2年前の2017年4月に行われたそうです。観測では、膨大なデータ(数ペタバイト)が収集され、これをスーパーコンピュータ(相関器)で処理し、また解析の信頼度を上げるために慎重に検討したことで、発表まで2年という時間がかかったようです。
200人以上の研究者がチームを組んで取り組んだ成果
このプロジェクトは世界中から200人以上の研究者が携わっています。その約1割強の22名が日本人だそうです。日本の研究者は、望遠鏡の運用、データ伝送装置、観測戦略の立案、画像解析、理論・シミュレーションなどで多くの貢献をしているそうです。
まだまだプロジェクトの取り組みは続く
プロジェクトではこれからも次のような 研究や観測を進めていくそうです。
・もうひとつのブラックホール、銀河系の中心(いて座Aスター)のブラックホールの観測結果( 現在データ解析中)
・さらに世界の電波望遠鏡の観測網を広げ、感度や解像度をアップさせ、ブラックホールの周辺の事象を動画で見られるようにすること。
・ブラックホールジェットのメカニズムの解明(今回このジェットが検出されなかった)
今後の成果に期待したいと思います。
チームで何かを成し遂げるってのも素晴らしいね
今回の観測は、科学史に残るような大きなイベントだったと思います。
その成果を出せたのは、戦略立案、大きな観測網の構築と運用、膨大な効率的なデータ処理などに係わった関係者のチームワーク、そしてプロジェクトをバックで支えている大勢の人々の協力が重要だということを改めて感じました。
記者会見をみてもわかりますが、一番喜んでいたのは、もちろんプロジェクトに携わっていた本人達でしょう。
そして、プロジェクトのリーダーの指導力と統率力も素晴らしかったのではと思います。
「そうだサラリーマンを卒業しよう」といって、会社という組織から抜け出そうとしているいる私が、こんなこと言うのも滑稽ですね。