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本物のブラックホール撮影成功がスゴい理由と公開画像の真実

このサイトでも情報を何度かお伝えしましたが、
2019年4月に、人類史上初とセンセーショナルに銘打ってて発表された
本物のブラックホールの画像。

確かにこの画像は本物には違いないのですが、
厳密に言うと、これは本物ではない!?

どうも意味不明な表現の仕方ですが、
実は、私たちが”本物”として見ているブラックホールの画像は、
メディアや一般人向けに脚色されたモノだったのです。

もう一度見ておこう!本物のブラックホール画像

宇宙に関心も興味の無い人でも、名前だけは知っている「ブラックホール」。

単純なイメージとして、何でも吸い込んでしまう宇宙の穴って感じかな?と思います。

そんなブラックホールは誰も見た事がなく、
謎で理論上の天体でしかありませんでした。

しかし、近年の観測技術の進歩でブラックホールは理論上の天体ではなく実在する!
という事もわかって来て、
実際にブラックホールと思われる天体がいくつも発見されています。

ただ、未だブラックホールの実際の姿は誰も見た事がなく、
発見されたブラックホールも、
おそらくブラックホールなのでは?
と明確な確信は出来ていませんでした。

「誰も見た事がない!」

つまり、私たちがネット等で検索して出て来るブラックホールの画像。
これは、想像で描かれたイメージ図に過ぎなかったのです。


「画像参照:様々に描かれたブラックホールのイメージ図(Wikipedia他)

ただ、ここで見ているイメージ図は単なる想像ではなく、
ブラックホールの特徴・性質等のデータから割り出した情報を基にシュミレーションした上で描かれたモノですので、必ずしも間違っているモノではありません。

そんな中で、今回初めて撮影に成功したブラックホールの姿。

あまりにも大きく取り上げられたので、
何度も見ていると思いますが、今一度ご紹介を。


「画像参照:人類史上初。撮影に成功した本物のブラックホール画像(Wikipediaより)」

本物のブラックホール画像とイメージ図を比べると、
何となく似ているようにも見えます。

実は公開された画像。
本物には違いなのですがちょっと違う。

それは、私たちがわかりやすく見やすいように、
イメージ図と似ているように?加工されたモノなのです。

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正真正銘の本物ブラックホール画像な何がスゴいのか?

公開されたブラックホールの画像は、
イラストなどではなく、ちゃんと撮影された実物の写真です。

但し、これを撮影した望遠鏡は可視光を捉える光学望遠鏡ではなく電波望遠鏡。

要は、レンズを通して観測する光学望遠鏡ではなく、
星からやって来る電波を収束させて観測する装置を使って撮影されています。


「画像参照:小笠原にあるVERA電波望遠鏡(国立天文台より)」

そして今回、ブラックホールの撮影で使われた電波はラジオ波。

ラジオ波は波長の長い周波数に特徴があり、
より物質を透視しやすいという性質があるため、
今回の撮影ではラジオ波を使用し、
ブラックホールからやって来る電磁波を収束する事に挑みました。

しかし、観測する目標は地球から約5,500万光年彼方にあるM87銀河の中心にあるブラックホール。

目標自体は、太陽質量の約65億倍というモンスター・ブラックホールなのですが、
何せ、途方もなく遠い場所にあるため、検知出来る電波は非常に微弱です。

そのため、ラジオ波を使った巨大な電波望遠鏡を造る必要がありました。

しかもそれは地球サイズほどの大きさ。

もちろん、物理的にはそんな巨大な望遠鏡を造るなど不可能です。

そこで考え出されたのが仮想巨大電波望遠鏡。

日本を含む各国の国際協力で、世界6箇所、8つの電波望遠鏡を同時に連携させて地球サイズの望遠鏡を完成させ、5,500万光年先のブラックホールに焦点を当てる。

「ブラックホール撮影に使われた電波望遠鏡の配置図」

「画像参照:ESO/O. Furtak」

このようにして、史上初のブラックホール画像は撮影されたのです。

つまり、国際協力無しでは到底この撮影は出来なかった事で、
ある意味、人類が一致協力して撮影に成功した!

地球サイズの望遠鏡を造り出した事もスゴいですが、
世界の研究者たちが同じ目標に向かって、
協力し合えたって事も画期的な事なのです。

ちなみに、国際協力で造り出した地球サイズの仮想電波望遠鏡を、
人間に視力に置き換えてみると300万倍に相当すると言われています。

「動画参照:YouTube (プライバシー ポリシー)

公開されたブラックホール画像は本物ではなかった?

全ての物質を飲み込み、光さえも脱出出来ないとされるブラックホール。

それ故に、これまで実際のブラックホールを撮影する事など不可能とされてきました。

ですが、その撮影に挑戦し成功した!

何度も言いますが、画期的な成果であり人類史に残る挑戦でもありました。

ただ、観測撮影に使われたのは私たちが見る事が出来る可視光を捉える望遠鏡ではなく、
ラジオ波を使い、電磁波を捉える電波望遠鏡。

残念ながらこの方法のままでは、公開されたような画像を捉える事が出来ませんし、
実は撮影されたブラックホール自体も、本体の画像ではなかったのです。

それはどういう事なのか?
その理由を2つ挙げてみました。

1.一般向けに色付けされて公開されたブラックホール画像

今回撮影されたブラックホール。

可視光で撮影されたワケではありませんので、
基本的には色は無く、実際は画像であるような鮮やかな色などではありません。

つまり、世界6箇所に設置された電波望遠鏡で集めた膨大なデータを集積して、
具体的な画像を導き出して行く。

この手法は気の遠くなるような作業ですが、
可視光で見るような色までは判別できません。

そこで、データ解析によって判明した周りを囲み激しく加熱されたガスを、
温度によって比較的低い部分を赤色、温度が高い部分を黄色等で色分けし、
このような画像に加工、私たちがわかりやすいようにして公開となったのです。

2.公開された画像はブラックホールシャドウが見えている

宇宙の天体の中で、異常なほど特異な天体であるブラックホール。

それは極限まで圧縮された質量によって、
常識では測り知れないほどの重力を持つ天体になっています。

そのため、あまりにも強い重力によって、周りの空間は歪み、
時間でさえも歪んだ状態になると考えられています。

このような異常な領域では光もネジ曲げられ、
光自体もブラックホール本体の重力に捕えられてしまいますが、
本体よりも遠い位置にある光は、進行方向こそ曲がってしまいますが、
ブラックホールに取り込まれず、外に向かって放たれる事になります。

「ブラックホールシャドウのイメージ図」

「画像参照:EHT Collaboration」

その放たれた光の内側には、何もない”影”の部分があり、
これをブラックホールシャドウと呼び、
ここの延長線上にブラックホール本体が存在すると推測できる事になるのです。

つまり、今回撮影されたのはブラックホールシャドウであり、
本当のブラックホールは”影”の後ろにあると思われるのですが、
私たち人類が見る事が出来るのはここまでで、
本体を見るという事は不可能で、
もし見たいのであれば、ブラックホールのすぐ近くまで行かないと見られないのでは?と言われています。

銀河系中心のブラックホールは撮影出来ないのか?

史上初の撮影に成功したブラックホールは、地球から5,500万光年彼方にあります。

と、ここで疑問に思うのが、
何故そんな遠くのブラックホールを撮影したのか?

もっとずっと近くにブラックホールは発見されており、
最も近いのは、地球から3,000光年ほどしか離れておらず、

ましてや、私たちの住む銀河の中心にも巨大なブラックホール(いて座A*)が存在していますので、科学的な興味の度合いからすると、銀河中心のブラックホールを是非見てみたい気もしますが・・・


「画像参照:銀河の中心方向と「いて座A*」(NASA/UMASS/D.WANG ET AL., STSCI)」

何故、撮影されたのが近いブラックホール、もしくは銀河中心のブラックホールでなく、5,500光年も離れたM87銀河のブラックホールが選ばれたのか?

理由はそれほど難しくなく、
近い位置にあるブラックホールは、太陽質量の10数倍程度のいわゆる恒星質量ブラックホールで、銀河中心のブラックホールは太陽質量の約400万倍、地球からの距離も2万6,000光年と、M87銀河に比べれば遥かに近いのですが、やはり撮影目標にするには規模が小さ過ぎたり、天体や星間物質等、観測撮影を遮るモノが多すぎる等、今の技術では撮影する事が非常に困難。

そのため、太陽質量の65億倍もあって遮るモノも比較的少ない、
5,500光年とは言え比較的地球に近いのがM87のブラックホール。

という事で、その規模と距離から観測しやすいという事で選ばれたようです。

でも研究者たちは、今回の成功で自信が持てたいう事もあり、
今度は、銀河中心の「いて座A*」の撮影に挑んでいるとの事。

観測撮影の難易度は格段に上がるようですが、
今度はブラックホールが躍動する動く姿を捉える事に挑戦するとか!?

もしかしたら、「天の川銀河中心のブラックホール撮影成功!」

といったビッグニュースが世間を騒がせる日が近いのかも知れません。

最後までお読みいただき、ありがとうございます。

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