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ブラックホールの画像撮影に初成功!―その意義を北大研究者に聞く

2019年04月15日

 

 

誰もが一度は耳にしたことがあるブラックホール。間接的にその存在は証明されてはいたものの、直接観測、撮影されてはいませんでした。

 

2019年4月10日22時、日本の研究チームも含む国際プロジェクトが、電波望遠鏡で、楕円銀河M87のブラックホールの撮影に初めて成功したことを発表しました。

 

アインシュタインがブラックホールの存在を予言して100余年、とうとうとらえたブラックホールの姿、このニュースについて電波天文学を専門としている徂徠和夫さん(理学研究院 宇宙理学部門 准教授)に話を伺いました。

 

 

ーーブラックホールの撮影に成功したという意義について教えてください

 

これまでほとんどの天文学者は、ブラックホールはあると思っていました。それはブラックホール以外では説明がつかないことがたくさんあるからです。例えば、銀河中心部の回転速度と半径から銀河の中心部分の質量を導き出し、小さな領域に大きな質量、つまりブラックホールがあるということが導かれています。他にも、様々な観測で、ブラックホールの間接的な証明はこれまで行われてきました。

 

しかし、今回、ブラックホールの影の部分を撮影できたということで、その意義は間違いなく大きいと思っています。

 

今回撮影されたM87中心ブラックホールの画像 (Credit: EHT Collaboration)

 

また私にとっては、ブラックホールの撮影に成功したことでこれだけ世間がにぎわうのだ、と皆さんの反応も新鮮でした。

 

――撮影されたブラックホールの画像はどのように感じましたか?

 

とにかく、画像がきれいだな、と率直に感じました。しかしその裏ではかなり高度なデータ処理が行われていると思います。

 

今回の観測では、特殊な望遠鏡の使い方をしています。まず、電波望遠鏡という、可視光よりも長い波長の光をとらえる望遠鏡を使っています。可視光だと大気の影響を受けますが、電波だとその影響が少ないという利点があります。一方、細かければ細かいほどいい望遠鏡の解像度は、望遠鏡の大きさ分の波長の長さになるため、波長が長い電波で高解像度の画像を得るためには、より大きな望遠鏡が必要になります。

 

 

 

その問題をクリアするために、今回用いたのが超長基線電波干渉法(VLBI)です。これは、離れた個所の電波望遠鏡で同時に観測することによって、仮想的に大きな望遠鏡にして観測する手法です。距離が長ければ長いほど大きな望遠鏡と見なすことができるので、かなり大きな望遠鏡を作ることができます。

 

2017年観測時のイベント・ホライズン・テレスコープ

(今回の観測に成功した国際プロジェクトの名称)望遠鏡配置図(Credit: NRAO/AUI/NSF) 

 

 

しかし、この手法では、数千キロメートルにぽつぽつと望遠鏡があるだけなので、まるで鏡の部分がぼろぼろの穴あき望遠鏡で観測しているようなものです。そこで撮影した画像を、発表されたようなきれいな画像にするために、まばらなデータから本来の情報を再現するハイテクなデータ処理をする必要があるのです。

 

また、今回はミリ波という少し波長の短い光を観測しているため、干渉処理も難しいのですが、その分高解像度の画像が撮影できたと考えられます。今回の観測は、異分野の技術を取り入れて、解析技術を発展させたというのを聞いています。つまり望遠鏡の技術だけでなく、データ処理技術の発展も重要だったのです。

 

ーー今回の発見は、徂徠さんの研究にも関係するのですか?

 

現在、南極の高地に大きな電波望遠鏡を建設するというプロジェクトに携わっています。南極だと、大気の影響を受けない観測が可能です。一方、南極の高地に高度な電波望遠鏡を建設し、それを維持するためには、極限環境に耐えうる省エネ機材の開発など、天文学以外の知見も必要となります。つまり今回の発見のように天文学的な話だけではなく、色々な副産物が生まれる可能性があると思います。

 

 

天文学は、今後、天文学的成果だけでなく、今回のように他分野の発展にも寄与するようなプロジェクトとして展開していく必要があると、私自身は感じています。

 


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