天文学者らは、天の川銀河の中央ブラックホールの端で螺旋を描く強力な磁場を明らかにした。
2024年 3月27日
黒い背景にオレンジ色のドーナツ型のオブジェクト。ドーナツ上の 3 つの塊は特に明るいです。ドーナツの中央の穴の周りのドーナツの螺旋に、細い渦巻き状の線が重ねられています。
イベント ホライゾン テレスコープ (EHT) との共同研究による新しい画像により、超大質量ブラック ホール射手座 A* (Sgr A*) の端から螺旋を描く強力で組織化された磁場が明らかになりました。天の川銀河の中心に潜むこの怪物を初めて偏光で観察したことで、M87銀河の中心にあるブラックホールの磁場構造と驚くほど似た磁場の構造が明らかになった。フィールドはすべてのブラック ホールに共通である可能性があります。この類似性は、Sgr A* に隠されたジェットを示唆するものでもあります。この結果は本日、The Astrophysical Journal Letters に掲載されました。
2022年、科学者たちは欧州南天天文台（ESO）を含む世界中の記者会見でSgr A*の最初の画像を発表した。地球から約2万7000光年離れた天の川銀河の超大質量ブラックホールは、史上初めて画像化されたブラックホールであるM87の1000分の1以上小さく、質量も軽いが、今回の観測では、この2つが著しく似ていることが明らかになった。このことから科学者らは、この2人には外見以外の共通点があるのではないかと疑問に思った。それを調べるために、チームは偏光状態で Sgr A* を研究することにしました。M87 ブラック ホール (M87*) の周囲の光に関するこれまでの研究では、その周囲の磁場により、ブラック ホールが強力な物質ジェットを周囲の環境に発射できることが明らかになりました。この研究に基づいて、新しい画像により、Sgr A* にも同じことが当てはまる可能性があることが明らかになりました。
「私たちが今見ているのは、天の川銀河の中心にあるブラックホールの近くに、強力でねじれ、組織化された磁場があるということです」と天体物理学センターのNASAハッブルフェローシッププログラムアインシュタインフェローのサラ・イサウン氏は語る。米国ハーバード大学およびスミソニアン大学の教授であり、プロジェクトの共同リーダーです。 「Sgr A* は、はるかに大きく強力な M87* ブラック ホールで見られる分極構造と驚くほど似た分極構造を持っていることに加えて、ブラック ホールが周囲のガスや物質とどのように相互作用するかについては、強力で秩序のある磁場が重要であることがわかりました。」彼ら。」
光は、私たちが物体を見ることを可能にする、振動または移動する電磁波です。場合によっては、光が優先方向に振動することがあり、これを「偏光」と呼びます。偏光は私たちの周囲にありますが、人間の目には「通常の」光と区別できません。これらのブラック ホールの周囲のプラズマでは、磁力線の周りを旋回する粒子が磁場に垂直な分極パターンを与えます。これにより、天文学者はブラック ホール領域で何が起こっているのかをより鮮明に詳細に確認し、その磁力線をマッピングできるようになります。
「ブラックホールの近くで熱く輝くガスからの偏光を画像化することで、ブラックホールが栄養を与えたり放出したりするガスや物質の流れを縫う磁場の構造と強さを直接推測しています」とハーバード大学ブラックホール・イニシアチブのフェローと博士は述べた。プロジェクトの共同リーダー、アンジェロ・リカルテ。 「偏光は、天体物理学、ガスの特性、ブラックホールが栄養を供給するときに起こるメカニズムについて、さらに多くのことを教えてくれます。」
しかし、偏光下でブラックホールを画像化することは、偏光サングラスをかけるほど簡単ではありません。これは特に Sgr A* に当てはまります。変化が非常に速いため、静止して写真を撮ることができません。超大質量ブラックホールの画像化には、より安定したターゲットである M87* を捕捉するために以前に使用されていたものを超える洗練されたツールが必要です。台北の中央研究院天文学・天体物理研究所のEHTプロジェクト科学者ジェフリー・バウワー氏は、「Sgr A*は写真を撮ろうとしている間動き回るので、偏光していない画像さえ構築するのが困難でした」と述べ、最初の画像は次のように付け加えた。 Sgr A* の動きによる複数の画像の平均でした。 「偏光イメージングも可能だということで安心しました。いくつかのモデルは偏光した画像を構築するにはあまりにもスクランブルと乱流が多すぎましたが、自然はそれほど残酷ではありませんでした。」
イタリアのナポリ大学フェデリコ 2 世教授で EHT 副プロジェクト科学者であるマリアフェリシア・デ・ラウレンティス氏は次のように述べています。の上。どちらも私たちを強力な磁場に向かわせているので、これがこの種のシステムの普遍的かつおそらく基本的な特徴である可能性があることを示唆しています。これら 2 つのブラック ホールの類似点の 1 つはジェットである可能性がありますが、私たちは M87* で非常に明白なブラック ホールを画像化しましたが、Sgr A* ではまだ発見していません。」
Sgr A* を観測するために、共同研究では世界中の 8 台の望遠鏡をリンクし、仮想の地球サイズの望遠鏡である EHT を作成しました。 ESOがパートナーであるアタカマ大型ミリ波/サブミリ波アレイ（ALMA）と、ESOが主催するチリ北部のアタカマ・パスファインダー実験（APEX）は、2017年に実施された観測を行ったネットワークの一部でした。
「EHTの望遠鏡の中で最大かつ最も強力なアルマ望遠鏡は、この画像の実現に重要な役割を果たしました」とESOのヨーロッパALMAプログラム科学者マリア・ディアス・トリゴ氏は述べています。「アルマ望遠鏡は現在、ワイドバンドという『極端な改造』を計画しています。感度のアップグレードにより、アルマ望遠鏡の感度がさらに向上し、Sgr A* やその他のブラック ホールの将来の EHT 観測において基本的な役割を果たし続けることになります。」
EHT は 2017 年以来数回の観測を実施しており、2024 年 4 月に再び Sgr A* を観測する予定です。EHT に新しい望遠鏡、より広い帯域幅、新しい観測周波数が組み込まれることで、画像は毎年向上しています。今後 10 年間に計画されている拡張により、Sgr A* の高忠実度の動画が可能になり、隠れたジェットが明らかになり、天文学者が他のブラック ホールでも同様の偏光の特徴を観察できるようになる可能性があります。一方、EHTを宇宙に拡張すれば、これまでよりも鮮明なブラックホール画像が得られるだろう。
詳しくは
この研究は、EHT コラボレーションによる 2 つの論文で発表され、本日The Astrophysical Journal Lettersに掲載されました:「First Sagittarius A* Event Horizon Telescope Results. VII. Polarization of the Ring」( doi:10.3847/2041-8213/ad2df0 ) と「First射手座 A* イベント ホライズン テレスコープの結果 VIII.: 偏光リングの物理的解釈」 ( doi:10.3847/2041-8213/ad2df1 )。
EHT の共同研究には、アフリカ、アジア、ヨーロッパ、南北アメリカからの 300 人を超える研究者が参加しています。この国際共同研究では、地球サイズの仮想望遠鏡を作成することで、これまでに得られた最も詳細なブラックホール画像を撮影することに取り組んでいます。多大な国際投資の支援を受けて、EHT は新しいシステムを使用して既存の望遠鏡をリンクし、これまでに達成された最高の角度分解能を備えた根本的に新しい機器を作成します。
観測が行われた 2017 年 4 月に EHT に参加した個々の望遠鏡は、アタカマ大型ミリ波/サブミリ波アレイ (ALMA)、アタカマ パスファインダー実験 (APEX)、ミリ波電波天文学研究所 (IRAM) の 30 メートル望遠鏡でした。 、ジェームズ・クラーク・マクスウェル望遠鏡（JCMT）、大型ミリ波望遠鏡アルフォンソ・セラーノ（LMT）、サブミリ波アレイ（SMA）、アリゾナ州サブミリ波望遠鏡（SMT）、南極望遠鏡（SPT）です。それ以来、EHT は、グリーンランド望遠鏡 (GLT)、IRAM ノーザン拡張ミリ波アレイ (NOEMA)、キット ピークにある UArizona 12 メートル望遠鏡をそのネットワークに追加しました。
EHT コンソーシアムは、中央研究院天文学・天体物理研究所、アリゾナ大学、シカゴ大学、東アジア天文台、フランクフルト・ゲーテ大学、ミリメトリック電波天文学研究所、大型ミリ波望遠鏡、マックス・プランク研究所の 13 の利害関係機関で構成されています。電波天文学、MIT ヘイスタック天文台、国立天文台、理論物理学周辺研究所、ラドバウド大学、スミソニアン天体物理天文台。
国際天文学施設であるアタカマ大型ミリ波/サブミリ波アレイ (ALMA) は、ESO、米国国立科学財団 (NSF)、および日本の国立自然科学研究所 (NINS) とチリ共和国の協力によるパートナーシップです。アルマ望遠鏡は、加盟国を代表して ESO から資金提供されており、NSF はカナダ国立研究評議会 (NRC) および台湾の国家科学技術評議会 (NSTC) と協力して、NINS は中央研究院 (AS) と協力して資金提供されています。台湾と韓国天文宇宙科学研究院(KASI)にある。アルマ望遠鏡の建設と運用は、加盟国を代表してESOが主導します。北米を代表して、Associated Universities, Inc. (AUI) が管理する国立電波天文台 (NRAO) による。そして東アジアを代表して国立天文台（NAOJ）によるものです。合同アルマ望遠鏡 (JAO) は、アルマ望遠鏡の建設、試運転、運用の統一的なリーダーシップと管理を提供します。
リンク
研究論文VII
研究論文 VIII
アルマ望遠鏡の写真
APEXの写真
ESO EHT Milky Way ページ(以前の Sgr A* の結果に焦点を当てています)
2024年 3月27日
黒い背景にオレンジ色のドーナツ型のオブジェクト。ドーナツ上の 3 つの塊は特に明るいです。ドーナツの中央の穴の周りのドーナツの螺旋に、細い渦巻き状の線が重ねられています。
イベント ホライゾン テレスコープ (EHT) との共同研究による新しい画像により、超大質量ブラック ホール射手座 A* (Sgr A*) の端から螺旋を描く強力で組織化された磁場が明らかになりました。天の川銀河の中心に潜むこの怪物を初めて偏光で観察したことで、M87銀河の中心にあるブラックホールの磁場構造と驚くほど似た磁場の構造が明らかになった。フィールドはすべてのブラック ホールに共通である可能性があります。この類似性は、Sgr A* に隠されたジェットを示唆するものでもあります。この結果は本日、The Astrophysical Journal Letters に掲載されました。
2022年、科学者たちは欧州南天天文台（ESO）を含む世界中の記者会見でSgr A*の最初の画像を発表した。地球から約2万7000光年離れた天の川銀河の超大質量ブラックホールは、史上初めて画像化されたブラックホールであるM87の1000分の1以上小さく、質量も軽いが、今回の観測では、この2つが著しく似ていることが明らかになった。このことから科学者らは、この2人には外見以外の共通点があるのではないかと疑問に思った。それを調べるために、チームは偏光状態で Sgr A* を研究することにしました。M87 ブラック ホール (M87*) の周囲の光に関するこれまでの研究では、その周囲の磁場により、ブラック ホールが強力な物質ジェットを周囲の環境に発射できることが明らかになりました。この研究に基づいて、新しい画像により、Sgr A* にも同じことが当てはまる可能性があることが明らかになりました。
「私たちが今見ているのは、天の川銀河の中心にあるブラックホールの近くに、強力でねじれ、組織化された磁場があるということです」と天体物理学センターのNASAハッブルフェローシッププログラムアインシュタインフェローのサラ・イサウン氏は語る。米国ハーバード大学およびスミソニアン大学の教授であり、プロジェクトの共同リーダーです。 「Sgr A* は、はるかに大きく強力な M87* ブラック ホールで見られる分極構造と驚くほど似た分極構造を持っていることに加えて、ブラック ホールが周囲のガスや物質とどのように相互作用するかについては、強力で秩序のある磁場が重要であることがわかりました。」彼ら。」
光は、私たちが物体を見ることを可能にする、振動または移動する電磁波です。場合によっては、光が優先方向に振動することがあり、これを「偏光」と呼びます。偏光は私たちの周囲にありますが、人間の目には「通常の」光と区別できません。これらのブラック ホールの周囲のプラズマでは、磁力線の周りを旋回する粒子が磁場に垂直な分極パターンを与えます。これにより、天文学者はブラック ホール領域で何が起こっているのかをより鮮明に詳細に確認し、その磁力線をマッピングできるようになります。
「ブラックホールの近くで熱く輝くガスからの偏光を画像化することで、ブラックホールが栄養を与えたり放出したりするガスや物質の流れを縫う磁場の構造と強さを直接推測しています」とハーバード大学ブラックホール・イニシアチブのフェローと博士は述べた。プロジェクトの共同リーダー、アンジェロ・リカルテ。 「偏光は、天体物理学、ガスの特性、ブラックホールが栄養を供給するときに起こるメカニズムについて、さらに多くのことを教えてくれます。」
しかし、偏光下でブラックホールを画像化することは、偏光サングラスをかけるほど簡単ではありません。これは特に Sgr A* に当てはまります。変化が非常に速いため、静止して写真を撮ることができません。超大質量ブラックホールの画像化には、より安定したターゲットである M87* を捕捉するために以前に使用されていたものを超える洗練されたツールが必要です。台北の中央研究院天文学・天体物理研究所のEHTプロジェクト科学者ジェフリー・バウワー氏は、「Sgr A*は写真を撮ろうとしている間動き回るので、偏光していない画像さえ構築するのが困難でした」と述べ、最初の画像は次のように付け加えた。 Sgr A* の動きによる複数の画像の平均でした。 「偏光イメージングも可能だということで安心しました。いくつかのモデルは偏光した画像を構築するにはあまりにもスクランブルと乱流が多すぎましたが、自然はそれほど残酷ではありませんでした。」
イタリアのナポリ大学フェデリコ 2 世教授で EHT 副プロジェクト科学者であるマリアフェリシア・デ・ラウレンティス氏は次のように述べています。の上。どちらも私たちを強力な磁場に向かわせているので、これがこの種のシステムの普遍的かつおそらく基本的な特徴である可能性があることを示唆しています。これら 2 つのブラック ホールの類似点の 1 つはジェットである可能性がありますが、私たちは M87* で非常に明白なブラック ホールを画像化しましたが、Sgr A* ではまだ発見していません。」
Sgr A* を観測するために、共同研究では世界中の 8 台の望遠鏡をリンクし、仮想の地球サイズの望遠鏡である EHT を作成しました。 ESOがパートナーであるアタカマ大型ミリ波/サブミリ波アレイ（ALMA）と、ESOが主催するチリ北部のアタカマ・パスファインダー実験（APEX）は、2017年に実施された観測を行ったネットワークの一部でした。
「EHTの望遠鏡の中で最大かつ最も強力なアルマ望遠鏡は、この画像の実現に重要な役割を果たしました」とESOのヨーロッパALMAプログラム科学者マリア・ディアス・トリゴ氏は述べています。「アルマ望遠鏡は現在、ワイドバンドという『極端な改造』を計画しています。感度のアップグレードにより、アルマ望遠鏡の感度がさらに向上し、Sgr A* やその他のブラック ホールの将来の EHT 観測において基本的な役割を果たし続けることになります。」
EHT は 2017 年以来数回の観測を実施しており、2024 年 4 月に再び Sgr A* を観測する予定です。EHT に新しい望遠鏡、より広い帯域幅、新しい観測周波数が組み込まれることで、画像は毎年向上しています。今後 10 年間に計画されている拡張により、Sgr A* の高忠実度の動画が可能になり、隠れたジェットが明らかになり、天文学者が他のブラック ホールでも同様の偏光の特徴を観察できるようになる可能性があります。一方、EHTを宇宙に拡張すれば、これまでよりも鮮明なブラックホール画像が得られるだろう。
詳しくは
この研究は、EHT コラボレーションによる 2 つの論文で発表され、本日The Astrophysical Journal Lettersに掲載されました:「First Sagittarius A* Event Horizon Telescope Results. VII. Polarization of the Ring」( doi:10.3847/2041-8213/ad2df0 ) と「First射手座 A* イベント ホライズン テレスコープの結果 VIII.: 偏光リングの物理的解釈」 ( doi:10.3847/2041-8213/ad2df1 )。
EHT の共同研究には、アフリカ、アジア、ヨーロッパ、南北アメリカからの 300 人を超える研究者が参加しています。この国際共同研究では、地球サイズの仮想望遠鏡を作成することで、これまでに得られた最も詳細なブラックホール画像を撮影することに取り組んでいます。多大な国際投資の支援を受けて、EHT は新しいシステムを使用して既存の望遠鏡をリンクし、これまでに達成された最高の角度分解能を備えた根本的に新しい機器を作成します。
観測が行われた 2017 年 4 月に EHT に参加した個々の望遠鏡は、アタカマ大型ミリ波/サブミリ波アレイ (ALMA)、アタカマ パスファインダー実験 (APEX)、ミリ波電波天文学研究所 (IRAM) の 30 メートル望遠鏡でした。 、ジェームズ・クラーク・マクスウェル望遠鏡（JCMT）、大型ミリ波望遠鏡アルフォンソ・セラーノ（LMT）、サブミリ波アレイ（SMA）、アリゾナ州サブミリ波望遠鏡（SMT）、南極望遠鏡（SPT）です。それ以来、EHT は、グリーンランド望遠鏡 (GLT)、IRAM ノーザン拡張ミリ波アレイ (NOEMA)、キット ピークにある UArizona 12 メートル望遠鏡をそのネットワークに追加しました。
EHT コンソーシアムは、中央研究院天文学・天体物理研究所、アリゾナ大学、シカゴ大学、東アジア天文台、フランクフルト・ゲーテ大学、ミリメトリック電波天文学研究所、大型ミリ波望遠鏡、マックス・プランク研究所の 13 の利害関係機関で構成されています。電波天文学、MIT ヘイスタック天文台、国立天文台、理論物理学周辺研究所、ラドバウド大学、スミソニアン天体物理天文台。
国際天文学施設であるアタカマ大型ミリ波/サブミリ波アレイ (ALMA) は、ESO、米国国立科学財団 (NSF)、および日本の国立自然科学研究所 (NINS) とチリ共和国の協力によるパートナーシップです。アルマ望遠鏡は、加盟国を代表して ESO から資金提供されており、NSF はカナダ国立研究評議会 (NRC) および台湾の国家科学技術評議会 (NSTC) と協力して、NINS は中央研究院 (AS) と協力して資金提供されています。台湾と韓国天文宇宙科学研究院(KASI)にある。アルマ望遠鏡の建設と運用は、加盟国を代表してESOが主導します。北米を代表して、Associated Universities, Inc. (AUI) が管理する国立電波天文台 (NRAO) による。そして東アジアを代表して国立天文台（NAOJ）によるものです。合同アルマ望遠鏡 (JAO) は、アルマ望遠鏡の建設、試運転、運用の統一的なリーダーシップと管理を提供します。
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研究論文VII
研究論文 VIII
アルマ望遠鏡の写真
APEXの写真
ESO EHT Milky Way ページ(以前の Sgr A* の結果に焦点を当てています)
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