ブラックホールの新しい画像は「ふわふわした」リングを明らかにする – Ars Technica

今日の天文学者によって発表されました ブラックホールの新しい写真 M87 銀河の中心で、ブラック ホールの輝くリングとその強力なジェットのより柔らかいバージョンが初めて同じ画像で一緒に見られます。 の 事象の地平線望遠鏡 EHT は 2017 年に初めてブラック ホールを撮影しました。 この新しい画像は、によって収集されたデータに基づいています。 VLBIユニバーサルミリセット (GMVA) は、わずかに異なるが科学的に重要な波長で電波放射を捉えました。 新しい観測データ、画像処理方法、および関連するコンピューター シミュレーションの詳細は、Nature 誌に掲載された新しい論文に記載されています。

「これは、中央のブラックホールから逃げる強力なジェットとの関係でリングがどこにあるかを特定できる最初の画像です。」 共著者の秋山一典氏は、 ブラック ホールを視覚化するために使用されるイメージング ソフトウェアを開発した MIT のヘイスタック天文台から。 「粒子がどのように加速され、加熱されるかなどの疑問や、ブラックホールに関する他の多くの謎に、より深く取り組み始めることができるようになりました。」

前述のように、EHT は、ハワイからヨーロッパ、南極からグリーンランドまでの機器を含む、世界中に広がる望遠鏡のコレクションです。 「望遠鏡」は、干渉法と呼ばれるプロセスによって作成されます。これは、さまざまな場所でキャプチャされた光を使用して、巨大な望遠鏡 (非常に大きな望遠鏡で、あたかも個人の遠い場所間の距離と同じくらい大きいかのように) と同等の解像度で画像を作成します。望遠鏡）。

EHTで働く科学者は世界的な見出しを作りました 2019年 彼らがM87銀河の中心にあるバックホールの最初の直接画像を明らかにしたとき. 2 年後、EHT の研究者は同じブラック ホールの新しい画像を公開しました。今回は、その様子を示しています。 偏光. する能力 この偏光を測定 ブラック ホールの縁にある磁場の特徴は、ブラック ホールがどのように物質を飲み込み、コアから強力なジェットを放出するかについての新しい洞察を初めてもたらしました。 天文学者もできました 磁力線を決定する 内側の端で、内側に流れて外側に爆発する物質間の相互作用を研究します。

そして今月初め、EHT コラボレーションの 4 人のメンバーが、PRIMO (主成分干渉法モデリング) と呼ばれる新しい機械学習手法を元の 2017 データに適用し、その有名な画像を提供しました。 彼女の最初の変身. PRIMO は、この物質の降着がどのように発生するかのいくつかの異なるモデルを考慮して、ガスを降着するブラック ホールの 30,000 以上のシミュレートされた画像を分析しました。 構造パターンは、シミュレーションで出現する頻度によって分類され、PRIMO がそれらをブレンドして、ブラック ホールの新しい高解像度画像を生成しました。

GMVA コラボレーションからのこの新しい画像は、2018 年 4 月 14 ～ 15 日に収集された、さまざまな波長の電波放射を利用しています。EHT の望遠鏡グリッドは 1.3 mm の解像度に調整されていますが、GMVA の望遠鏡は 3.5 mm に調整されています。 比較すると、ストロー天文台の天文学者 ジェフリー・クルーズの説明 EHT はオリジナルを「Made in FM」と表現しましたが、この新しい GMVA のイメージは「AM から来ている」ものであり、「一緒にストーリーを語れば、一緒により良いストーリーになる」と付け加えました。

GMVA 望遠鏡は地球の軸に沿って東から西に配置されているため、 グリーンランド望遠鏡 北へと Atacama 大規模なミリ/メートル配列 ALMA が南に含まれており、画像が完成しています。 これにより、天文学者はブラック ホールの影を捉えることができ、同時に放出ジェットをよりよく見ることができました。 これらすべての望遠鏡からのデータは、干渉法を使用して同期され、さまざまな画像処理アルゴリズム (秋山によって開発されたスパース干渉モデリング イメージング ライブラリを含む) が適用されて、最終的な画像が生成されました。

EHT によって最初に画像化された輝くリングは、ブラック ホールを周回する物質の結果です。 この物質が熱くなり、ブラック ホールの強い重力が放出された光を周囲に曲げて、中心に暗い領域 (ブラック ホールの影) を持つ光の輪を形成します。 しかし、GMVA 画像は、元の EHT 画像よりも 50% 膨らんだリングを示しています。 その後のコンピューターシミュレーションは、新しい画像がブラックホールに向かって落下するより多くの物質、特に周囲の降着円盤からの過熱プラズマを明らかにしたためであることを示唆しています.

また、中央のリングから伸びるプラズマの跡もあり、おそらくジェットの一部が宇宙空間に向かって吹き出していました。 天文学者は、M87 のようなブラック ホールが物質の強力なジェットを吐き出すことができることを長い間知っていましたが、基礎となる物理学は完全には理解されておらず、ジェットがブラック ホールの近くから発生する場所を観察できることは、より多くのことを知るために不可欠です。 GMVA の 3.5 mm の解像度により、天文学者は強力なジェットが輝くリングからどのように出現したかを確認することができ、ジェットの基部が実際にそのリングに接続されていることが初めて明らかになりました。

「エキサイティングなことは、ブラックホールの影の特徴がまだ見られていることですが、より拡張されたジェットも見始めていることです」と彼は言いました. 秋山は言った. 「プラズマがこの波長で光を放出するには、非常に高温でなければならないため、プラズマ内のすべての粒子はほぼ光速で移動します。そのため、粒子は相対論的速度まで加速されます。M87 の場合、 、そのジェットは拡大し、非常に広い帯域を移動します。」

将来の観測では、M87 の科学的ストーリーをさらに具体化するために、より多くの電波波長を対象とし、たとえば、ブラック ホール プラズマの温度プロファイルと組成について天文学者にさらに伝えます。

DOI: ネイチャー、2023年。 10.1038 / s41586-023-05843-w （DOIについて）。