2年前、天文学者たちはブラックホールの初めての直接画像を取得しました。現在、この天体に対する協調的な観測キャンペーンにより、ブラックホールとその周囲の激しい変動に関する理解が深まっています。
楕円銀河M87の中心核に位置するこの超大質量ブラックホールは、太陽の65億倍の質量を誇ります。2019年4月、イベント・ホライズン・テレスコープ（EHT）コラボレーションは、この天体の直接画像を公開しました。これは天文学者にとって前例のない偉業でした。
M87ブラックホールに関する私たちの理解は、この天体を対象とした大規模な多波長観測キャンペーンによって大きく前進しました。その詳細は、現在アストロフィジカル・ジャーナル・レターズ誌に掲載されています。この大規模なキャンペーンは2017年4月から3月にかけて行われ、世界中の約200の機関から760人の科学者が参加しました。
「この驚くべき観測には、世界最高峰の望遠鏡が数多く使われています」と、マレーシア・クアラルンプールにあるマラヤ大学の天文学者、フアン・カルロス・アルガバ氏はNASAジェット推進研究所（JPL）のプレスリリースで述べた。「これは、世界中の天文学者が科学の探求のために協力し合っている素晴らしい例です。」
このキャンペーンでは、ハッブル宇宙望遠鏡、チャンドラX線天文台、ニール・ゲーレルス・スウィフト天文台、フェルミ・ガンマ線宇宙望遠鏡など、合計19の異なる観測所が使用されました。これらの観測所は共同で電磁スペクトル全体をスキャンし、M87ブラックホールの電波、可視光線、X線、ガンマ線を観測しました。
「ブラックホールの初めての直接撮影は画期的なものになると分かっていました」と、本研究の共著者であり、国立天文台の天文学者である羽田一弘氏はNASAの発表で説明した。「しかし、この驚くべき画像を最大限に活用するには、電磁スペクトル全体にわたって観測を行い、当時のブラックホールの挙動について可能な限りすべてを知る必要があります。」
付随するビデオでは、この多波長アプローチの威力を紹介します。ビデオは、今や象徴的なM87ブラックホールの画像から始まり、ゆっくりとズームバックして、その壮大な光景の全体像を映し出します。スケールは光年単位で示され、各観測所の貢献がそれぞれ示されています。また、電波、可視光、X線で撮影されたブラックホールの画像を並べて比較する映像も表示されます。ビデオの最後には、フェルミ望遠鏡で撮影されたガンマ線で撮影されたブラックホールとそのジェットが映し出されます。
高速ジェットは、このブラックホールをはじめとする多くの超大質量ブラックホールに見られる顕著な特徴です。これらのジェットは、非常に大きな重力の作用によって発生し、光速に近い速度で移動します。
これらのジェットはスペクトル全体にわたって様々な強度の光を生み出しており、科学者たちはその複雑なパターンを研究することに熱心に取り組んでいます。これらのパターンはブラックホールの自転、エネルギー出力、その他の特性を示すものだからです。しかし、これらの変数は時間とともに絶えず変化するため、これは容易な作業ではありません。今回の新たな研究は、協調的な観測キャンペーンを通じてこの制限を克服し、これらのすべての観測所がほぼ同時に取得したデータを用いて、ブラックホールの多波長スナップショットを撮影する試みでした。そして実際、NASAによると、これは「ジェットを持つ超大質量ブラックホールに対して行われた史上最大の同時観測キャンペーン」となっています。
この結果は、アインシュタインの一般相対性理論の検証を改善し、ジェットと宇宙線との関連性についての理解を深めるのに役立つ可能性がある。
「粒子の加速を理解することは、EHT画像とジェット、そしてその様々な『色』を理解する上で非常に重要です」と、本研究の共著者であり、アムステルダム大学の天文学者セラ・マルコフ氏はプレスリリースで述べています。「これらのジェットは、ブラックホールから放出されたエネルギーを、巨大な電源コードのように、母銀河よりも大きなスケールまで輸送します。私たちの研究結果は、輸送されるエネルギーの量や、ブラックホールのジェットが周囲の環境に与える影響を計算するのに役立つでしょう。」
さらなる観測が必要ですが、EHTが今週新たな観測キャンペーンを開始したことは朗報です。嬉しいことに、この新しいキャンペーンはアリゾナ州のキットピーク望遠鏡、フランスの北極拡張ミリ波干渉計（NOEMA）、そしてグリーンランド望遠鏡も加わり、さらに大規模なものになります。
2021年の観測キャンペーンの結果はしばらくは出ないと思われますが、過去4年間にM87ブラックホールがどのように変化したかを含め、その結果を見るのが待ちきれません。
さらに：2021年3月、天文学者たちは初めてM87ブラックホールの磁力線の画像を作成した。
