電波望遠鏡の国際的なネットワークにより、ブラックホールの影の史上初のクローズアップ画像が生成されました。科学者は今朝（4月10日）明らかにしました。 Event Horizon Telescopeと呼ばれるこのコラボレーションは、これらの暗い天体の周囲で光がどのように振る舞うかについて数十年にわたる予測を確認し、ブラックホール天文学の新時代の舞台を築きました。
「ゼロから驚くべきスケールまで、それは驚くべきものでした」と、画像作成に関与しなかったエモリー大学の天体物理学者でブラックホールの研究者であるエリンボニングは言いました。
「とは言っても、それは私が期待していたことだった」と彼女はLive Scienceに語った。
約1週間半前からからかわれた発表は、信じられないほどエキサイティングで、驚くべき詳細や新しい物理学をほぼ完全に欠いていました。物理学は崩壊しなかった。ブラックホールの予想外の特徴は明らかにされなかった。画像自体は、科学やポップカルチャーで見慣れたブラックホールのイラストとほぼ完全に一致していました。大きな違いは、全体がぼやけていることです。
しかし、未解決のまま残されたブラックホールに関連するいくつかの重要な質問がありました、とボニングは言いました。
ブラックホールはどのようにして熱くて速い物質の巨大な噴流を生み出すのでしょうか？
すべての超大質量ブラックホールは、近くの物質を噛み砕き、そのほとんどをイベントの地平線を越えて吸収し、残光をほぼ相対速度で宇宙に放出します。
乙女座Aの中心にあるブラックホール（メシエ87とも呼ばれます）は、その印象的な噴流で悪名高く、宇宙全体に物質と放射を噴出しています。その相対論的ジェットは非常に大きいため、周囲の銀河から完全に逃れることができます。
そして、物理学者はこれがどのように起こるかについての広範なストロークを知っています：物質はブラックホールの重力にうまく落ちるときに極端な速度まで加速し、その後、その慣性を維持しながら一部が脱出します。しかし、科学者たちはこれがどのように起こるかの詳細について意見が分かれています。この画像と関連する論文には、まだ詳細は記載されていません。
ボニング氏によると、それを理解することは、比較的少量のスペースをカバーするEvent Horizons Telescopeの観測を、相対論的ジェットのはるかに大きな画像とリンクすることの問題になるという。
物理学者にはまだ答えがありませんが、すぐに来る可能性は十分にあります。特に、共同作業が2番目のターゲットの画像を生成すると、彼女自身の銀河の中心にある超大質量ブラックホールの射手座A *が、乙女座Aのようなジェットを生成しません。 2つの画像を比較すると、いくらか明確になるかもしれないと彼女は言った。
一般相対性理論と量子力学はどのように一致しますか？
物理学者が本当にエキサイティングな新しい発見について話し合うときはいつでも、それが「量子重力」を説明するのに役立つかもしれないと誰かが示唆するのを聞くと期待することができます。
それは、量子重力が物理学において非常に未知であるためです。約1世紀の間、物理学者は2つの異なるルールセットを使用して作業を行ってきました。重力のような非常に大きなものをカバーする一般相対論と、非常に小さなものをカバーする量子力学です。問題は、これらの2つのルールブックが直接矛盾していることです。量子力学は重力を説明できず、相対論は量子の振る舞いを説明できない。
いつの日か、物理学者たちはこの2つを大規模な統一理論で結びつけたいと考えています。
そして今日の発表の前に、それは主題に関するいくつかの突破口を含むかもしれないという推測がありました。 （画像で一般相対性理論の予測が裏付けられなかった場合、それは球を前進させたでしょう。）国立科学財団からのニュースブリーフィング中に、カナダのウォータールー大学の物理学者であるエイブリーブロデリックと共同研究者プロジェクトでは、そのような種類の答えが来るかもしれないと示唆しました。
しかし、ボニングはその主張に懐疑的だった。この画像は一般相対性理論の観点から完全に驚くべきものではなかったため、2つのフィールド間のギャップを埋める可能性のある新しい物理学は提供されていなかったとボニング氏は語った。
それでも、ブラックホールの影の縁が相対論的な力を小さな量子サイズの空間にもたらすので、人々がこの種の観察からの回答を期待するのは狂気ではありません。
「私たちは、量子重力が非常に、非常に事象の地平線に近いか、または初期宇宙の非常に早い時期に見られると期待している」と彼女は言った。
しかし、Event Horizons Telescopeのまだぼやけた解決策では、計画されたアップグレードが入ってきたとしても、このような種類の効果を見つける可能性は低いと彼女は言った。
スティーブン・ホーキングの理論はアインシュタインの理論と同じくらい正確でしたか？
物理学者であるスティーブンホーキングの物理学への初期の最大の貢献は、「ホーキング放射」のアイデアでした。ブラックホールは実際にはブラックではなく、時間の経過とともに少量の放射を放出するというものです。その結果は非常に重要でした。なぜなら、ブラックホールが成長を停止すると、エネルギーの損失から非常にゆっくりと縮小し始めることを示したからです。
しかし、イベントホライズン望遠鏡はこの理論を確認も否定もしなかったとボニング氏は述べ、誰もがそれを期待していたわけではない。
乙女座Aのような巨大なブラックホールは、全体のサイズと比較して、最小限のホーキング放射しか放出しません。私たちの最先端の機器は、イベントの地平線の明るい光を検出できるようになりましたが、超大質量ブラックホールの表面の超薄暗い輝きを引き裂く可能性はほとんどありません。
これらの結果はおそらく、最も小さなブラックホール、つまりイベントの地平線全体を手に取り込めるほど小さい、理論上の短命のオブジェクトからのものであると彼女は言いました。人間は、間近で観察できる機会があり、全体のサイズに比べてはるかに多くの放射線を利用できるので、最終的にはどのようにして放射線を生成または検出し、その放射線を検出するかを理解できるでしょう。
では、この画像から実際に何を学びましたか？
最初に、物理学者はアインシュタインが正しかったことをもう一度学びました。 20世紀の物理学者がアインシュタインの一般相対性理論の方程式を予測するのと同じように、Event Horizons Telescopeが見ることができる限り、影の端は完全な円です。
「一般相対性理論のさらに別のテストに合格しても、誰も驚かないはずだ」とボニング氏は語った。 「彼らが舞台の上を歩き、一般相対性理論が壊れたと言ったら、私は椅子から落ちたでしょう。」
彼女は、より即時的で実際的な意味を持つ結果は、科学者が乙女座A銀河の中心に5500万光年離れて位置するこの超巨大ブラックホールの質量を正確に測定できるようになったと彼女は言いました。それは私たちの太陽より65億倍も重いです。
ボニング氏によると、それは物理学者が他のより遠い銀河や小さな銀河の中心にある超巨大ブラックホールの重さを測る方法を変える可能性があるためだ。
現在、物理学者は天の川の中心にある超巨大ブラックホールの質量をかなり正確に測定しているとボニング氏は語った。
しかし、他の銀河では、私たちの望遠鏡は個々の星の動きを見ることができない、と彼女は言った。したがって、物理学者はより粗い測定にこだわっています。ブラックホールの質量が銀河のさまざまな層の星からの光にどのように影響するか、またはその質量が銀河のさまざまな層の浮遊気体からの光にどのように影響するかです。
しかし、それらの計算は不完全であると彼女は言った。
「非常に複雑なシステムをモデル化する必要がある」と彼女は言った。
そして、2つの方法は、銀河の物理学者が観察するすべてで、やや異なる結果を生成することになります。しかし、少なくとも乙女座Aのブラックホールでは、1つの方法が正しいことがわかりました。
「私たちの65億の太陽質量の決定は、最終的にはからのより重い質量決定の上に着陸することになります」とアムステルダム大学の宇宙物理学者であり、プロジェクトの共同研究者であるSera Markoffはニュースブリーフィングで述べました。
ボニング氏によると、それは、物理学者がブラックホールの質量を測定するためのアプローチに完全に移行するという意味ではない。しかし、将来の計算を洗練するための重要なデータポイントを提供します。
