2019年、科学者たちはブラックホールM87*の史上初の画像を公開しました。これらの観測は、ブラックホールの仕組み、成長、そして変化に関する新たな研究の波を巻き起こしました。そして今、数回のアップグレードを経て、イベント・ホライズン・テレスコープ・ネットワークはM87*を中心とした新たな衝撃的な成果を再び発表しました。ブラックホール自体の事象の地平線において、これまで知られていなかった物理学の興味深い証拠を発見したのです。
2017年から2021年にかけてEHTが撮影した一連の画像で、科学者たちはブラックホールの磁場の全く予期せぬ反転、つまり偏光の反転を観測しました。また、M87*から噴出する奇妙なジェットも検出されました。これらの観測により、研究者たちはブラックホールのこれまでで最も詳細な画像を得ることができ、その結果、ブラックホールを取り巻く極限状態も明らかになったと考えられます。これらの発見は、近日中にAstronomy & Astrophysics誌に掲載される論文で詳細に発表される予定です。
「これらの結果は、EHTが前例のない画像を提供するだけでなく、ブラックホールの物理学に対する進歩的で一貫した理解を構築できる、本格的な科学観測所へと進化していることを示しています」と、研究の共著者でイタリアのフェデリコ2世ナポリ大学の天文学者マリアフェリシア・デ・ラウレンティス氏はプレスリリースで述べた。
超大質量ブラックホールの予期せぬ変化
M87*は、地球から約5500万光年離れた銀河M87の中心に位置する超大質量ブラックホールです。この巨大なブラックホールの質量は、太陽の60億倍以上と推定されています。このような巨大なブラックホールは、画像に写っている明るいオレンジ色のプラズマのリングに見られるように、近傍のあらゆる物質に巨大な重力の影響を及ぼすはずです。
しかし、天文学者たちを驚かせたのは、M87*の周囲のプラズマ渦巻きの方向、つまり専門的には偏光パターンの劇的な変化だった。これは、M87*の周囲領域が「磁場が物質がブラックホールに落ち込む様子やエネルギーが外に放出される様子を支配する、進化し続ける乱流環境」であることを示唆していると研究者らは説明した。
「注目すべきは、リングの大きさは長年にわたって一定のままで、アインシュタインの理論で予測されたブラックホールの影を裏付けている一方で、偏光パターンは大きく変化していることだ」と、ハーバード大学とスミソニアン天体物理学センターの天文学者で、本研究の共同筆頭著者であるポール・ティード氏は述べた。
「これは、事象の地平線近くで渦巻く磁化されたプラズマが静的なものではなく、動的かつ複雑であり、私たちの理論モデルを限界まで押し上げていることを示しています」と彼は付け加えた。
宇宙のパズルのピース
観測結果によれば、M87* の偏光パターンは 2017 年に方向を反転し、その後 2021 年に逆方向に渦巻いたことが示唆されています。
「これは私たちのモデルに疑問を投げかけ、事象の地平線付近ではまだ理解されていないことがたくさんあることを示している」と、論文のもう一人の共著者で韓国の慶熙大学の天文学者、ジョンホ・パク氏は語った。
ブラックホール物理学は、まさにブラックホールそのもので、未解明の疑問や謎が無数に残されています。私たちが得られるヒントは、科学の進歩に大きく貢献します。M87*のような超大質量ブラックホールは、銀河が星を形成する上で不可欠であり、宇宙全体にエネルギーの種を撒き散らす役割を担っています。
特に、このような巨大ブラックホールから放出される強力なジェットは、ガンマ線や高エネルギーニュートリノを研究する天体物理学者にとって「ユニークな研究室」であり、宇宙の進化におけるブラックホールの役割について豊富な情報を提供してくれると研究者らは述べている。
