史上初のブラックホール画像撮影に携わったイベント・ホライズン・コラボレーション（EVC）が、またしても大きな成果を達成しました。天の川銀河の中心にあるブラックホール、いて座A*の画像です。これは、私たちの母銀河とその中心の天体物理学に関する理解における画期的な進歩です。
イベント・ホライズン・テレスコープ（EHT）は、世界中の電波望遠鏡からなるコンソーシアムです。これらの望遠鏡の観測を組み合わせることで、チームはブラックホール、つまり光さえも逃れられないほど強い重力を持つ時空領域を観測することができます。本日公開された画像は、いて座A*（「Aスター」と発音）の影とその周囲の高エネルギー領域を示しています。
数百人の科学者による共同研究は、メシエ87といて座A*と呼ばれる2つの超大質量ブラックホールの構造と周辺環境を特に調査しています。M87は地球から5400万光年離れており、2019年に共同研究によって撮影されました。これは天体物理学における歴史的な偉業です。いて座A*は、私たちの天の川銀河の中心に位置し、わずか2万7000光年離れた太陽の400万倍の質量を持つブラックホールで、本日発表された研究の対象となっています。
天の川銀河の中心が初めて発見されたのは104年前です。それからわずか10年余り後、銀河の中心核から放射される電波が発見され、いて座A*が特定されるまでには半世紀を要しました。しかし、今日の画像は、いて座A*が他の明るい電波源ではなく、これまで考えられていた通り超大質量ブラックホールであることを裏付ける重力的な変化を示しています。
EHTは超長基線干渉法と呼ばれる技術を利用しており、これは光源から発せられた光がグループ内の各望遠鏡に到達するまでの時間の差を利用して、各光源の精密観測を行うものです。天の川銀河の中心にあるブラックホールのようなブラックホールは非常に強力な電波源であるため、EHTを構成するような電波望遠鏡にとって絶好の観測対象となります。
ブラックホールの周囲のガスはとてつもない速度で渦巻いているため、撮影が非常に難しい。この合成画像の取得は「夜に走り回る子供の鮮明な写真」を撮影したようなものだと、スペインのアンダルシア天体物理学研究所のVLBIグループリーダーで天体物理学者のホセ・L・ゴメス氏は記者会見で述べた。「長年、どれほど私たちを悩ませてきたか、想像できるでしょう」
「私たちの結論は、アインシュタインの理論が依然として強力であることを示しています…今や、私たちの銀河系の中心にある超大質量コンパクト天体がブラックホールであるという、これまでで最も説得力のある証拠が得られたのです」と、イタリアのナポリ大学「フェデリコ2世」の天体物理学者、マリアフェリシア・デ・ラウレンティス氏は木曜朝の記者会見で述べた。「これらの環境は、アインシュタインの理論がどこでどのように破綻するのかをデータマイニングするまたとない機会を提供してくれます。もし破綻すれば、重力や時空の性質に関する私たちの理解は大きく変わるでしょう。」
もし一般相対性理論が破綻していたら、この画像は多少違って見えただろう。マックス・プランク電波天文学研究所の天体物理学者、マチェク・ヴィエルグス氏によると、私たちが見ているリング構造は、大きさが倍だったかもしれないし、形も違っていたかもしれないという。しかし、この画期的な画像が証明しているように、100年前の理論は揺るぎないものだ。「個人的には、アインシュタインに賭けるつもりはありません」とヴィエルグス氏はビデオ通話でギズモードに語った。「この賭けに勝つのは非常に難しいように思えます」
ウィールグス氏は、いて座A*の向きには少々驚きだったと付け加えた。天の川銀河の中心を見つめるとき、私たちは塵やガス、そして無数の星々を透かして見ている。ブラックホールの軸は円盤と一直線に並ぶのではなく、私たちにまっすぐ向いている。だからこそ、いて座A*から（M87のように）大量の物質のジェットが噴出しているとしても、私たちには見えないのだ。ジェットは、何かがはっきりと見える角度ではなく、私たちに向かってまっすぐ噴出しているはずだ。
もう一つの発見は、ブラックホールの集積速度、つまり食欲に関するものでした。共同研究の結果、いて座A*は基本的に飢餓状態にあることがわかりました。「いて座A*と同じ食事をあなたの質量に合わせて摂取すると、100万年に米粒1粒しか食べられないことになります」と、ハーバード・スミソニアン天体物理学センターのNASAアインシュタイン・フェロー、サラ・イサウン氏は述べています。
「ブラックホールは断食しているか、それとも貪食しているかのどちらかです」と、イェール大学の天体物理学者プリヤ・ナタラジャン氏はギズモードとの電話インタビューで述べた。いて座A*は断食している（ただし、物質の集積は続けている）が、最近のデータで明らかになったように、その消費量は決して一定ではない。「今日明らかになったことの一つは、これらのブラックホールに物質が流れ込む時間スケールが大きく変動しているということです」とナタラジャン氏は述べた。「画像に見られる変動は、その変動を捉えています」
ナタラジャン氏は次世代EHTに取り組んでおり、EHTアレイの望遠鏡の数を増やし、人間が到達可能な可能性のあるより遠くのブラックホールを探し出す予定です。最終的には、ブラックホールとその周囲の強烈な物理現象のダイナミックな動画を詳細に観測できるようになると彼女は述べています。
ウィールグス氏は、より高い周波数でブラックホールを観測することで、確かに少しぼやけているものの、これらの画像の解像度を向上させることができると述べました。より高い周波数では、画像は1.5倍鮮明になり、私たちといて座A*の間にある膨大な量の物質による乱れが少なくなりますが、実現には何年もかかる可能性があります。ブラックホールの最初の画像が撮影されてからわずか3年しか経っていないため、EHTは急速に進化しています。
「もし一般相対性理論が事象の地平線の向こう側でのみ破綻するのであれば、それは私たちには見えないのではないか、というのが私の懸念です」とウィールガス氏は述べた。つまり、統一理論への鍵となる何かがブラックホールの事象の地平線の向こう側に存在するとしても、私たちはそれを知ることは決してないだろう、ということだ。少なくとも今は、銀河系の中心核の壮大な輝きに浸り、それが何を意味するのかじっくり考えることができる。
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