ブラックホールは非常によく知られた現象であり、定期的に映画やシリーズにゲスト出演しています。しかし、それらが本当に存在するのか、どのように見えるのかを正確に知る人は誰もいません。イベントホライズン望遠鏡 (EHT) は現在、ブラック ホールSgt A*とM87のイベント ホライズンの画像を提供することで、この状況を変える予定です。これを行うために、世界中のいくつかの電波望遠鏡が長基底干渉法 ( 詳細情報) を使用して仮想的に接続され、実質的に地球と同じ直径の巨大な望遠鏡を形成します。これにより、遠方の物体をマイクロ波範囲で画像化することが可能になります。
ブラックホールから逃げるものは何もないため、画像には、超大質量ブラックホールの事象の地平線の周りの磁場と相互作用する物質からの放射が示されます。データから計算された画像は、最初の「ブラックホールの写真」として歴史に残る可能性が高く、研究者らは考えられる限り最も極端な条件下でアインシュタインの一般相対性理論をテストできるようになる。 mirai.click は、 EHTに勤務するマックス・プランク電波天文学研究所の研究者エドゥアルド・ロス氏に現状について尋ねました。
初の「ブラックホールの写真」は今年完成する予定だ。調子はどう？
世界的な望遠鏡ネットワークによる測定は 4 月に成功裏に行われました。天気も良かったので、すべて順調に進んでいます。データはハードドライブに保存され、ボストンとボンにある MIT のデータセンターに郵送で送信され、そこで集約されます。南極望遠鏡からのデータはまだ冬なので、現時点では荷物を送ることができないのです。納品は11月末を予定しており、その後データセットが完成する予定です。望遠鏡は望遠鏡ネットワーク内で最大の距離を表すため、南極のデータは画像の解像度にとって重要です。最終的な結果は 12 月末に判明する予定です。願わくば、キリストの子が完成した絵を私たちに届けてくれることを願っています。
ここで話しているのはどれくらいの量のデータですか?また、なぜ郵送を経由する迂回路があるのでしょうか?
1 秒あたり数ギガビットあり、5 日間測定しました。これは、望遠鏡ごとに 500 テラバイトまたは約 0.4 立方メートルのハードドライブに相当し、合計で 4 ペタバイトまたは 3.2 立方メートルのハードドライブがあります。 2018年の次回の測定では2倍の量が生産される予定です。データセンターにインポートして保存するだけでも時間がかかります。ヨーロッパ内での直接送信も可能だが、望遠鏡はアタカマ砂漠や南極などの遠隔の乾燥した地域にも設置されている。ケーブルの敷設には非常に費用がかかります。数か月待ったほうがいいでしょう。
一般の人はいつ結果を確認できますか?
データは公開される前にピアレビュープロセスを受けます。間違ったことは見せたくありません。間違いがあると非常に恥ずかしいことになります。結果が確認されれば、サイエンス誌やネイチャー誌などにその画像が掲載されるだろう。
使用する波長を選択する決め手は何でしたか？
波長1.3ミリメートル、つまり自動車のFMラジオ信号よりも1000倍短いマイクロ波を使用するため、光学干渉計よりもはるかに高い分解能が達成されます。さらに、ブラックホールの周囲の物質はこの波長に対して非常に透過性が高い。信号を組み合わせることで、ハッブル宇宙望遠鏡よりも約 5,000 倍優れた解像度 (約 0.02 ミリ秒) を達成します。これは現在技術的に達成可能な最大値です。
完成した絵をどのように想像できますか?
構造が見える、実質的に白と黒のモノクロ画像が得られます。フーリエ変換を使用して画像を計算し、観察されたオブジェクトの構造がわかる空のモデルを取得します。事象の地平線の周りの磁場の中で物質がどのような構造をしているか、つまりブラックホールの影の形を見てみましょう。
これは普通の写真と何が違うのでしょうか？
私たちは光学望遠鏡を使用して可視放射線を検出し、主に熱過程に関する情報を提供します。一方、電波は磁気現象に関する情報を提供します。ラジオの目で見ると、携帯電話の塔は明るい点として見えるでしょう。太陽の暗い斑点は明るく巨大になり、太陽フレアが見えるでしょう。磁場は直接目には見えませんが、偏向されてシンクロトロン放射線を放出する電子と陽子を通して間接的に見えます。
画像の解像度に関する質問は意味がありますか?
私たちの録音は角度解像度に関するものです。これは 1,200 万分の 1 秒という非常に高い値です。ただし、ブラック ホールの画像には約 200 × 200 ピクセルしかなく、各ピクセルは 100 万分の 1 秒角に相当します。これは、遠く離れた対象物を記録するのに前例のない鮮明さです。
天の川銀河の中心にある射手座 A* (Sgr A*) ブラック ホールと別の銀河にある M87 がなぜターゲットに選ばれたのでしょうか?
どちらの天体も、地球から見たときの事象の地平線が空で最大であるため、興味深いものです。事象の地平面の大きさは質量に依存します。 Sgr A* は天の川の中心に比較的近いため大きく見え、M87 は非常に重いため大きく見えます。 M87 は Sgr A* の約 1000 倍の質量を持っていますが、距離は 2000 倍です。地球から見ると、事象の地平線はほぼ同じ大きさに見えます。他のブラックホールには、さらに大きな望遠鏡が必要です。
この観測結果は、アインシュタインの一般相対性理論をテストするためにも使用されます。偏差値を期待していますか？
もちろん、最も興味深いのはアインシュタインの理論からの逸脱でしょう。ニュートンの重力モデルも、特定の適用範囲内ではうまく機能し、その限界でのみ壊れます。事象の地平線の周囲の重力は想像を絶するほど大きいため、今では極限範囲でアインシュタインをテストすることもできます。したがって、間違いなく驚きがあるかもしれません。
ブラックホールの代わりに何か別のものが見つかる可能性はあるのでしょうか？
Gravastersなどの代替の説明モデルもあります。すると、写真の違いが分かるようになりました。ブラックホールは磁力線の事象の地平線へのアンカーポイントを提供しません。ただし、代替モデルでは、これは表面上は可能です。これは、放射線の偏光を分析することで区別できます。ブラックホールが存在しない可能性もありますが、以前の測定に基づくと、その可能性は低いです。偏光データは収集しましたが、評価にはさらに高い校正精度が必要です。順調に行けば年末には評価が写真付きで届く予定です。現時点では状況は良好です。
干渉法を行うには望遠鏡をどのように正確に同期させる必要がありますか?
波を正しく加算するには、ピコ秒の範囲で作業する必要があります。これを行うには、自転、潮の満ち引き、望遠鏡の上の気団、そしてたとえば、昨年末から続いているスカンジナビア陸塊のゆっくりとした隆起などを考慮した、非常に正確な地球のモデルが必要です。氷河期。ここでは、電波天文学における 40 年の経験の恩恵を受けています。ちなみに、これはGPSという素晴らしい発明も生み出しました。
この記事は元々、mirai.click に掲載されました。