・いつ観測されたの
世界のあらゆる場所にある望遠鏡を繋いで観測を行う国際プロジェクトEHT(イベント・ホライズン・テレスコープ)が 2019年4月10日 にブラックホールを直接撮影することに成功しました。
それは地球から5500万光年にある銀河のM87というブラックホールでその重さは太陽質量の65億倍もあります。
・それ以前に重力波は観測されていた
2015年にはブラックホールの合体で出力される重力波の観測に成功していました。これによりブラックホールが存在することが確かめられています。
このときの重力波は「1AUの距離で1水素原子を揺らす程度の波」(AU:天文単位 太陽と地球間の平均距離)で、あまりに微弱な電波なので今までは観測することがとても難しかったのです。しかし遂に捉えることができました。
現在、より精度を上げた装置で観測しているので重力波は毎月数回検出できるほどになっています。
・光の羽衣とは
ブラックホールシャドウと呼ばれる映像をみると、
そこには光の輪に囲まれた黒い穴がみえます。
中央の黒い円形の部分に、ブラックホールの外縁(事象の地平面)と中心に特異点が存在します。この映像の光の円環部を「光の羽衣」と呼んでいます。
EHTで撮影したM87中心のブラックホール画像
(Credit: EHT Collaboration)
「光の羽衣」現象が起こるのは、ブラックホールの重力で光が大きく曲げられることで発生しています。
ここで、ブラックホールを見ている観測者が下図の上の図(以降、「図A」とします)の右側にいるとにします。
(図Aはブラックホールに捕まる光の経路をあらわしています)
観測方向から(図Aの右側に観測者がいるところから)ブラックホールに向かった光が事象の地平面に落ちなかったとして、そしてブラックホールによって180度方向を変えられて観測者の方向に戻ってくるとします。この光はブラックホールから来たかのように見えます。
このような感じで、観測者から見て、上からブラックホールをかすめて曲がり、観測者に向かってくるもの(図Aでは、上からきてブラックホールの後ろを通って左に曲がっていくもの)、下からきてブラックホールをかすめて曲がり、観測者に向かってくるもの(図Aでは、下からきてブラックホールの後ろを通って右に曲がっていくもの)、
これらの現象により光がブラックホールから来たように見えるので、ブラックホール周辺は輪を描くように明るくなります。
更には、観測者から見てブラックホールの後方からくる光も条件次第で観測者の方へ向かう光があります(図Aでは、左下からや、左上から来て右に向かっていくもの)。
結果として図Bの概念図のように円環ができます。
これを「光の羽衣」といいます。
ブラックホールの時空の歪みは凄く光の進行も歪めてしまうのです。
ブラックホールシャドウのメカニズム概念図
上の図を図A、下の図を図Bとします。
(Credit: Nicolle R. Fuller/NSF)
・降着円盤とジェット
ところで、ブラックホールには降着円盤や宇宙ジェットがあるのですが、このブラックホールにはあるのでしょうか。
この画像(1番上の画像)からは降着円盤もジェットも確認できません。
もしかして、M87はできたてのブラックホールで、降着円盤もジェットもこれから形成されるのでしょうか。
銀河のど真ん中にあるM87は大質量ブラックホールで、できてからかなりの時間が経っているで、ジェットも降着円盤もあるはずです。無いようにみえますが……。
降着円盤はこの画像の外にあるのでしょうか、画像からはわかりませんね。ジェットについては今後の課題のようです。
[参考:質量放出 宇宙ジェット はじめ]