gov-civil-vilareal.pt無限の崖をのぞき込む：ブラックホールの事象の地平線の最初の画像
>人類の歴史上初めて、天文学者は地球全体からの望遠鏡の力を組み合わせて、ブラックホールの事象の地平線を示す画像を作成しました。
収集された配列は 事象の地平線望遠鏡 、そして2017年4月の4泊の間に、それは観察しました M87の中心にある超大質量ブラックホール 、おとめ座銀河団の楕円銀河、地球から5500万光年。
彼らが見たのは、まあ、驚異的です。
ファットアルバートとコスビーキッズ
超大質量ブラックホールの事象の地平線の最初の画像。これは、地球から5500万光年離れた銀河M87の中心に位置する、太陽の65億倍の質量を持つブラックホールのシルエットを示しています。クレジット： NSF
この画像は、中央にブラックホールがある単なる光の輪よりも少し複雑であり、その背後にある物理学はかなり激しいので、ここでは非常に注意したいと思います。
明確にするために、あなたは実際にブラックホール自体を見ていません。リングの中心にあるその円形の穴はブラックホールではなく、実際にはその重力の影響です。それはブラックホールの影と呼ばれていますが、私はそれをクローキングデバイスと考えています。重力が周囲の物質からの光を曲げて私たちに向けて送り、ブラックホール自体がある場所にギャップを残します。おそらくそれを説明するための最良の方法は、 シルエット ブラックホールの重力の。
このビデオはあなたに効果のハンドルを与えるはずです：
残っているのは、内部に何も出てこない空間内の球形の領域です。この球の表面は、そのように考えると、 事象の地平線 （その中で発生するイベントはあなたの視野を超えており、見ることができないため）。しかし、ただ 外 それは、重力が非常に強いですが、不可能ではありません。光子、つまり光の粒子は、その限界の近くを通過しますが、それでもその外側を通過すると、その経路はかなり曲がりますが、 できる エスケープ。
事象の地平線のサイズは、ブラックホールの質量によって異なります。 1900年代初頭にアインシュタインによって最初に計算された計算を行うと、太陽をブラックホールに圧縮すると、直径が6kmになることがわかります。ちなみに、太陽は今、140万キロ離れています！したがって、オブジェクトがブラックホールになるには、オブジェクトを非常に小さく高密度にする必要があります。
私たちは今、宇宙のすべての大きな銀河の中心に超大質量ブラックホールがあり、太陽の数百万倍、さらには数十億倍の質量があると考えています。 NS 天の川 たとえば、太陽の質量の400万倍を超えるものがあります。
M87は 楕円銀河 おとめ座銀河団の中心部では、しし座とおとめ座の間の空に何百もの銀河のコレクションが広がっています。それは巨大な銀河であり、5500万光年離れていても、双眼鏡だけで見ることができるほど明るい銀河です。
それはまた 活動銀河 ：天の川の超大質量ブラックホールとは異なり、M87の中央にあるブラックホールは活発に物質を食いつぶしています。物質、主にガスと塵がそこに落下し、それが降着円盤と呼ばれる平らな円盤を形成します。降着円盤は事象の地平線のすぐ外側から始まり、数十億キロメートルにわたって広がります。旋回する速度は、事象の地平線からの距離によって異なります。非常に近いものは光速に非常に近く移動しますが、遠いものは遅くなります。
事象の地平線、降着円盤、ジェットなど、アクティブなブラックホールの基本的なコンポーネント。クレジット： それ
材料が擦れ合うため、摩擦が発生し、それによって熱が発生します。 NS 多く 熱の。のような 多く たくさん。光の速さで手をこすり合わせるところを想像してみてください。ディスク内の材料は数百万度に加熱され、高温のものは激しく光り、大量の光を放出します。
これが、Event HorizonTelescopeの画像に表示される素材です。*。これにより、ブラックホール全体に背景の輝きがもたらされます。しかし、ブラックホールの重力はそれを歪め、光がたどる経路を曲げます。素材からの光 後ろ ブラックホールが曲がる その周り それで、実際に見ることができます！ブラックホールに近づくほど、地球から見た事象の地平線の輪郭で、それ以上光が見えなくなるまで、ブラックホールはより曲がります。その部分が暗く見えるのはそのためです。
ブラックホールの周りの光の経路は、重力によってひどく歪められます。この図では、地球は右にずれており、ブラックホールの背後にある物質からの光は私たちに向かって曲がり、ブラックホール自体がある場所に穴を残します。クレジット： ニコルR.フラー/ NSF
ちょっと待って！もっとあります！
と呼ばれる効果があります 相対論的ビーミング 、ブラックホールのすぐ外側を周回するときの材料の信じられないほど速い動きによって引き起こされます。電球を目の前に持っていると、光は球体の中で四方八方に広がりますが、その電球が光速近くで動いていると、そこから発せられる光は懐中電灯のように放射されているように見えます。 、それが動く方向に向けられました。この奇妙な効果は、光の速度に近い速度であなたに向かっているオブジェクトは、より多くの光があなたに焦点を合わせているため、明るく見え、離れていくものは、光があなたから離れて焦点を合わせているため、暗く見えることを意味します。
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ここで、Event HorizonTelescopeの画像をもう一度見てください。リングの下部にあるものが上部にあるものよりもどのように明るいかをご覧ください。それは相対論的ビーミングによるものです！下部の素材は私たちに向かっており、上部の素材よりも明るく、私たちから遠ざかっています。これは、降着円盤がどちらの方向に回転しているかを示しています。ブラックホール自体もディスクと同じ意味で回転しているので、私たちの視点から見ると、ブラックホールは時計回りに回転していることがわかります。
私はあなたに嘘をつきません。私が最初にその画像を見て、私が見ているものに気付いたとき、首の後ろの髪が立っていました。
事象の地平線望遠鏡を構成する地球全体の8つの望遠鏡。クレジット：アリゾナ大学/ダンメローネ
天文学者がこの画像を作成することを可能にした技術は信じられないほどです。彼らは、アリゾナ、チリ、メキシコ、スペイン、ハワイ、南極など、世界中にある8つの異なる望遠鏡を使用して、M87のブラックホールを観測しました。これらの望遠鏡は、私たちの目のように光学光を見るのではなく、ミリメートルの波長範囲の光に敏感です。 光よりも電波に近い 。これらのミリ波は光速で伝わり（光速であるため）、わずかに異なる時間に望遠鏡に到達します。各望遠鏡はこれらの波を注意深く観察します。その情報を組み合わせると、2つの天文台の間のスペースのサイズの仮想望遠鏡があるかのようになります。
これは呼ばれます 干渉法 。 2つの場所で見られる波を組み合わせると、それらは建設的および破壊的に互いに干渉し、フリンジを作成します。それはあなたが浴槽の中でぐるぐる回るときのようなものです。波の頂上が合体して浴槽から飛び散る一方で、谷が結合して周囲の水位を下げることがあります。山と谷のそれらの組み合わせはフリンジです。干渉望遠鏡アレイでは、方向転換できるすべての情報が逆方向に機能して、波を送信する画像の画像を作成します。それは非常に複雑な作業であり、より長い波長でより簡単です。そのため、ミリ波望遠鏡が使用されました（光学光には多くの 多くの 波長が短いため、光干渉法ははるかに困難です）。
すべてを組み合わせると、Event HorizonTelescopeは1つの皿のように機能します 私たちの惑星のサイズ 。これが、M87ブラックホールの細部をすべて見ることができる方法です。直径400億キロメートルという広大な距離ですが、5,500万光年離れているため、地球からは約4つしか離れていません。 10億分の1 ある程度の大きさ！
空の月の幅は0.5度なので、このブラックホールの画像は同等です。 月の大理石を見に 。もっと正確に言えば、その周りに光る輪ゴムが結ばれた黒い大理石。
これは驚異的な成果であり、天文学の真の新時代です。私たちは何十年にもわたってブラックホールの影響を見てきました。それらを周回し、猛烈に熱くなる物質。降着円盤内の途方もなく強い磁場が物質を引き剥がし、それを途方もない速度で飛ばすと、物質とエネルギーのビームがそれらから飛び出します。そして、私たち自身の銀河の超大質量ブラックホールがその周りの星に与える影響でさえ、彼らが高速でその周りをぐるぐる回っているのをリアルタイムで見ています。
そして、私たちは何十年にもわたって優秀な精神によって解明された方程式のおかげでブラックホールの物理学を掘り下げ、それらが空間と時間を歪める方法、事象の地平線の近くで何が起こるか、それの外で何が起こるか、そして時には何を解明するかを学びました内部で起こります。
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しかし、ブラックホールの事象の地平線を見たのはこれが初めてです。 そして、ここから良くなるでしょう。より多くの望遠鏡が追加されてより良い解像度が得られ、見られるさまざまな波長が私たちが見ているものからより多くの情報を絞り出し、さらに涼しく、より多くのブラックホール（天の川の中心にある私たちを含む）がこの方法で精査されます。
ブラックホールは暗いですが、その未来は非常に明るいです。
* 注：事象の地平線望遠鏡は、銀河の中心にあるブラックホールも調べましたが、その変動性のために画像を作成することははるかに困難であり、時間と日のスケールで明るさが変化します。 M87ブラックホールはより安定しているので、画像化が容易です。幾何学の癖によって、それは私たちのブラックホールの約1,600倍の大きさですが、約2,000倍離れているので、地球からの私たちとほぼ同じサイズに見えます。
