2019年4月、Event Horizon Telescopeのコラボレーションの歴史は、ブラックホールの最初の画像をリリースしたときに歴史を築きました。この成果は何十年にもわたって作られ、国際的なメディアサーカスを引き起こしました。この写真は干渉計と呼ばれる技術の結果であり、世界中の観測所が望遠鏡からの光を組み合わせて合成画像を作成しました。
この画像は、天体物理学者が長い間予測してきたことを示しています。極端な重力曲げにより、光子がイベントの地平線の周囲に落下し、それらを囲む明るいリングに寄与します。先週の3月18日、ハーバードスミスソニアン天体物理学センター（CfA）の研究者チームは、ブラックホールの画像が内部の複雑な下部構造を明らかにする方法を示す新しい研究を発表しました。
「ブラックホールのフォトンリングの普遍的な干渉シグネチャ」というタイトルの調査結果を説明する研究は、最近ジャーナルに掲載されました 科学の進歩。このチームは、CfAの天体物理学者であるマイケルジョンソンが率い、ハーバード大学のブラックホールイニシアティブ（BHI）、ロスアラモス国立研究所、プリンストン理論研究所、および複数の大学のメンバーを招聘しました。
Johnsonが最近のCfAプレスリリースで説明したように、
「ブラックホールの画像には、実際には入れ子になった一連のリングが含まれています。連続する各リングの直径はほぼ同じですが、その光が観測者に到達する前にブラックホールを何度も周回するため、次第に鋭くなります。現在のEHTイメージでは、ブラックホールのイメージに現れるはずの完全な複雑さを垣間見ることができました。」
一般相対性理論の法則が示すように、重力場は時空の曲率を変化させます。ブラックホールの場合、効果は非常に大きく、光（光子）さえもその周りに降り注ぎます。これらのフォトンは、ブラックホールの重力によって相対論的な速度に加速される、落下するガスとダストの明るいリングに影を落とします。
この影になった領域の周りには、ブラックホールの近くの強い重力によって集中する光子から生成される「光子リング」があります。このリングは、そのサイズと形状がブラックホールの質量と回転（別名「スピン」）を明らかにするため、ブラックホールについて多くの人に伝えることができます。 EHT画像のために、ブラックホールの研究者は、ブラックホールを研究するためのツールを手に入れました。
1950年代以降、天文学者は周囲の環境に与える影響を研究することで、天文学者について多くのことを学びました。言い換えれば、ブラックホールの研究は本質的に間接的で理論的なものでした。しかし、天体はこれらの天体の画像を撮ることができるので、最終的にそれらを直接研究して、実際のデータを収集することができます。
イリノイ大学アーバナシャンペーン校の物理学の大学院生であるジョージウォンは、シミュレートされたブラックホール画像を生成するソフトウェアの開発を担当しました。このソフトウェアは、これまでで最高の解像度の画像を計算し、チームがそれらを予測された一連のサブ画像に分解できるようにするものです。ウォンが示したように：
「さまざまな分野の専門家を集めることで、フォトンリングの理論的理解と観察で可能なことを本当に結び付けることができました。古典的な紙と鉛筆の計算から始まったものが、シミュレーションを新しい限界に押し上げました。」
しかし、研究者にとって特に驚いたのは、ブラックホールの画像によって明らかにされた下部構造が、研究の新しい機会を生み出す方法でした。彼らが明らかにしたサブリングは通常、画像では肉眼では見えませんが、干渉法を使用して望遠鏡のアレイで観察すると、非常に明確な信号を生成します。
これは、これまでのEHTコラボレーションによって行われた作業を拡張する比較的簡単な方法を天文学者に提供します。 「ブラックホールの画像をキャプチャするには、通常、多くの分散望遠鏡が必要ですが、サブリングは、非常に離れた2つの望遠鏡のみを使用して研究するのに最適です」とジョンソン氏は述べています。 「1つの宇宙望遠鏡をEHTに追加するだけで十分です。」
天文学と天体物理学の分野は、近年複数の革命を経験しています。星間物体の最初の観測、重力波の確認、およびブラックホールの最初の直接観測の間。これらの最初のものは、宇宙についての多くの永続する謎を解き放つと約束する研究を可能にしました。
チームの研究は、NASA、全米科学財団（NSF）、米国エネルギー省（DoE）、および複数の科学研究財団によって発行された助成金によって部分的に可能になりました。
