見よ、私たちの銀河の中心にあるブラックホール

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私たちは、天の川のらせん状の腕の1つの内側の縁、真っ黒な暗闇に対するきらめく曲線に住んでいます。 数え切れないほどの星、数え切れないほどの惑星、数え切れないほどの月を通り過ぎて、一方向に数千光年移動すると、銀河の最後の部分が広大な静けさに道を譲る天の川の外縁に到達します。銀河間媒体。 反対方向にほぼ同じ距離を移動し、さらに多くの星や惑星、衛星を通り過ぎて、きらびやかな塵の雲を通り抜けると、宇宙で最も神秘的なランドマークの1つである銀河の中心にたどり着きます。

人類の歴史上初めて、あなたはそれを想像する必要はありません。 天文学者は、私たちの知覚を計り知れない距離に広げるのに十分強力な望遠鏡を使用して、宇宙のはがきを作成しました。これは、天の川の中心にある超大質量ブラックホールの初めての写真です。

いて座A*(「A-star」と発音)は、400万個の太陽の質量を持ちながら、太陽に最も近い惑星である水星の軌道に快適に収まる天体です。

この画像は、事象の地平線望遠鏡と呼ばれるプロジェクトの一環として、4つの大陸にまたがる電波望遠鏡のネットワークによって行われた観測から得られたものです。 この取り組みで天文学者がこれらの天文学者の1人をこれほど詳細に捉えたのはこれが2度目です。 近くの銀河メシエ87、または略してM87の中心にある超大質量ブラックホールの最初の画像、 2019年にリリースされました 素晴らしいファンファーレで。 アインシュタインは、1世紀以上前に、ブラックホール(重力が空間の構造そのものを歪める、ボイド内の見えない点)の存在を予測していました。そして、ここで、ついに、ブラックホールの写真による証拠となりました。 その画像は、科学の分野で大きな成果を上げました。 しかし、これは射手座A *のもので、少し違った、より特別な感じがします。 天文学者は、超大質量ブラックホールがほとんどの大きな銀河の中心にあると信じています。これは、宇宙がこれらの天体でいっぱいであることを意味します。 しかし、これは私たちに最も近いものです。 これは 私たちのもの

「私はM87に感情的な愛着を持っていたとは思いません」と、アリゾナ大学の天体物理学者で、事象の地平線望遠鏡に取り組んでいるFeryalÖzelは私に言いました。 Özelは、射手座A *の独特の性質と癖を理解しようとして、キャリアのほとんどを射手座A*の研究に費やしてきました。 これは、「私は知っているような気がします」と彼女は言いました。

それでも、射手座A *は実際には見ていませんが、実際には見ていません。 ブラックホールは定義上目に見えないため、天文学者は、私たち非天文学者が考えるように、実際の写真を撮ることはできません。 したがって、本日公開された写真はブラックホール自体を示していません。 天文学者はいて座A*をシルエットで捉えています。 この画像は、その周りを渦巻く輝く宇宙ガスに対して、非常に密集したブラックホールが投げかける影を示しています。 M87のブラックホールのように、いて座A*はドーナツに似ています。 実際、それは、結果を明らかにするために天文学者がワシントンDCで開催した記者会見で出されたチェリーとチーズのデニッシュに不思議な類似性を持っています。

天文学者は2017年の春にこの画像を生成する観測を行いました。8つの地上望遠鏡(ハワイとチリにそれぞれ2つ、アリゾナ、メキシコ、スペイン、南極にそれぞれ1つ)が数日間タンデムで空をスキャンしました。 その後、数百台のコンピュータディスクドライブに保存された観測値が ラボに発送 米国とドイツでは、科学者が発掘現場で考古学者のようにデータを調べ、超大質量ブラックホールの信号を発掘するためにノイズを一掃しました。 彼らは同様のプロセスに従って、2017年の同じ実行中に観測されたM87のブラックホールを明らかにしました。

しかし、いて座A*を引き出すのははるかに困難でした。 M87の超大質量ブラックホールはいて座A*の1,500倍の大きさです。つまり、その周りの宇宙物質はかなりゆっくりと周回し、数日のタイムスケールでちらつきます。 小さい射手座A*の周りのものはより速く動き、数時間または数分以内に変化します。これにより、環境をキャプチャするのがより困難になります、とÖzelは私に言いました。 その上、いて座A *は地球からわずか27,000光年しか離れていませんが、M87のブラックホールが地球から5,500万光年離れていることを考えると、「のみ」が非常に適切です。見る。 「私たちは私たちと銀河の中心の間にあるすべてのものを見ていますが、M87の場合、私たちは天の川から外を見ています」とオゼルは言いました。 私たちと銀河中心の間のすべての宇宙的なものは、銀河中心から来る光がデータで歪んで見える原因となる可能性があります。 「この効果を本当に理解し、画像から正しく差し引く必要がありました」とÖzel氏は述べています。

新しい画像は、銀河の中心にある超大質量ブラックホールがまさにそれであることをさらに証明しています。 アインシュタインは1916年にそのような天体の存在を予測した理論を発表しましたが、最初の実際の観測キャンペーンは1970年代まで始まりませんでした。 その10年間で、天文学者は銀河中心で、ブラックホールのように見える謎のコンパクトな電波源を検出しました。「しかし、当時は多くの人が私たちを信じていませんでした」と、マックスプランク地球外研究所の天体物理学者ラインハルトゲンツェルいて座A*を研究しているが、最新の研究には関与していない物理学者は私に言った。 天の川の中心にある神秘的な物体について他に説明がないことを示すには、何十年もの追加の研究が必要です。 近年、GenzelとUCLA天体物理学者AndreaGhezが率いるチームは 非常に詳細にキャプチャ ブラックホールに最も近い星のいくつかは、私たちの視点からは、宇宙の見えない点の周りを激しく揺れているように見えます。 2020年、GenzelとGhezは、提供したことでノーベル物理学賞を共有しました。 最も説得力のある証拠 天の川の中央のブラックホールの存在のために。

そして、研究者が学んだ銀河中心は奇妙な場所です。 たとえば、いて座A *の近くに集まっている星のほとんどが古いというよりは若いことを発見して驚いた。これは、天文学者が星形成について理解しているすべてに反する発見である。 「それは、星がブラックホールの非常に近くに形成されたに違いないことを意味します」と銀河中心を研究しているUCLAの天体物理学者であるTuanDoは私に言いました。 しかし、いて座A *は「この地域では巨大な重力を生み出すので、星を形成するガス雲はこの地域で引き裂かれるはずです。」 おそらくはるか昔、数千万年前、ブラックホールは、そのポケットが星に点火するほど速く回転するガスの渦巻く円盤によって鳴らされていました。 その環境は今日なくなっています。 いて座A*は、超大質量ブラックホールに関する限り、比較的静かであると考えられています。

静かは退屈を意味するものではありません。 アインシュタインの理論はブラックホールの発見につながりましたが、科学者は、私たちが理解している重力の法則がそのような極端で未知の条件に適用されるかどうかをまだ知りません。 2019年の結果は、予測どおり、事象の地平線の影が 球状。 しかし、「私たちの最高の理論はまだ不十分です」とゲズは私に言いました。 「ブラックホールは、重力がどのように機能するかについての私たちの理解におけるその根本的な崩壊を表しています」と彼女は言いました。 いて座A*は、ブラックホールができないので、タフィーのようないくつかの近くの天体を伸ばしていますが、それらの天体はモデルが予測するよりも何百倍も大きいです。 そして、科学者たちは、ブラックホールの内部で何が起こっているのかを理解するまでにはまだ長い道のりがあります。

私たちの宇宙の近所のこの非常に奇妙な部分でさえ、いくつかの証拠は、星が惑星、それらの環境の明確な混沌によって形作られた世界をホストすることができることを示唆しています。 「銀河中心に二元星系が見られます。つまり、ブラックホールの強い潮汐力と混沌とした環境にもかかわらず、2つの星が結合したままでいることができます」と星形成を研究しているUCバークレーの天体物理学者ジェシカルー銀河中心で、私に言った。 「したがって、おそらく惑星も形成され、生き残ることができます。」 銀河中心では、太陽を最も近い恒星の隣人から隔てる数個の空の光年が星で溢れています。 そして、天の川の中心にある夜空では、それらの星は満月のように明るく見えます。 「私たちは妥当な時間で彼らを訪ねることができました、そして私たちの星は別の星に打たれる危険があるかもしれません」とドは言いました。 「私たちはおそらく天文学者になるでしょう。なぜなら、私たちは空で何が起こっているのかをもっと気にかけているからです。」

ゲズにとって、いて座A*の新しい絵は天体物理学への重要な貢献です。 彼女が科学者のように考えているとき、それは彼女の答えです。 彼女が別の、より感傷的な方法で仕事を考える時間をとるとき、彼女は「私たち人間が非常に有限で小さいという事実は、非常に巨大なものをこのように理解することができるという事実」を高く評価します。 そしてそれだけでなく、それとのある種の親族関係を感じること。 「私はについて話すのが大好きです 私たちの銀河、tとは対照的に彼はミルキーウェイ、” 彼女は言いました。 「それは私たちの家です。」

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