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グループは宇宙からブラックホールを研究するために望遠鏡を打ち上げたいと考えている

グループは宇宙からブラックホールを研究するために望遠鏡を打ち上げたいと考えている
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提案された BHEX ネットワークのアーティストによる概念図。
提案されたBHEXネットワークのアーティストによる概念図。 ジョセフ・R・ファラー(LCO/UCSB)

ブラックホールは宇宙で最も極端な天体の一つであり、新たなミッション提案では、ブラックホールを研究するための宇宙望遠鏡の打ち上げが提案されています。2019年に史上初のブラックホールの画像を、そして2022年には銀河系中心にある超大質量ブラックホールの画像を撮影したイベント・ホライズン・テレスコープ(EHT)グループは、ブラックホール・エクスプローラー(BHEX)と呼ばれる新たなミッションを計画しています。

BHEXの構想は、宇宙望遠鏡を用いてブラックホールからより詳細な情報を収集することです。地球の大気圏上から観測する場合、水蒸気による干渉が少ないためです。この望遠鏡のデータを、EHTプロジェクトで既に使用されている地上の多数の望遠鏡のデータと統合することが目標です。プロジェクトの次の段階は、ハーバード・スミソニアン天体物理学センター(CfA)と国立電波天文台(NRAO)の共同研究です。

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「NRAOとの今回の共同研究は、ブラックホールの性質を解明するという私たちの探求において、大きな前進となります」と、CfAのBHEX主任研究員であるマイケル・ジョンソン氏は述べています。「EHTを宇宙まで拡張することで、数十個のブラックホールを研究し、それらが宇宙で最も明るいエンジンにどのように動力を与えているかを解明できるようになります。」

CfAチームは、2031年の打ち上げを目指し、来年NASAに提出するBHEXミッションの提案書を準備中です。イベント・ホライズン・テレスコープ・プロジェクトのこれまでの研究と同様に、このミッションは、ほぼすべての銀河の中心にある超大質量ブラックホールの周囲の詳細を観測することを目的としています。

ブラックホール自体は非常に高密度で光さえも脱出できないため目に見えませんが、ブラックホールの事象の地平線のすぐ周囲は、非常に混沌としています。多くの場合、ブラックホールの周囲には大量の塵やガスが渦巻いており、その極めて強い重力に引き寄せられて加速されています。これらの物質が擦れ合うことで高温になり、輝き始めます。そして、巨大で活動的なブラックホールの場合、この輝きは地球から観測・研究することも可能です。

NSF NRAO がパートナーとなっている ALMA。
アタカマ大型ミリ波サブミリ波干渉計は、提案されている宇宙望遠鏡からのデータを中継するために使用できる可能性があります。NSF / AUI/ NSF NRAO/ B.Foott

宇宙望遠鏡を打ち上げる際、地上インフラはミッションの重要な部分を占めます。宇宙からデータをダウンロード・送信するだけでなく、地上から直接データを収集するための施設も必要です。NRAOは、グリーンバンク望遠鏡やアタカマ大型ミリ波サブミリ波干渉計(ALMA)などの施設の一部であり、提案されている宇宙望遠鏡からのデータを中継するために利用される可能性があります。

「NRAOは世界で最も感度の高い電波観測所のいくつかを主導・運用しており、CfAとのパートナーシップはまさに理想的なものと言えます。このハイブリッド電波観測所の実現は、まさに理想的なパートナーシップと言えるでしょう」と、CfAのサブミリ波干渉計フェローであり、BHEXの科学運用責任者でもあるサラ・イサウン氏は述べています。「宇宙と地上からの観測を組み合わせることで、これまでにない解像度を実現し、これらの宇宙現象に関する新たな知見を得ることができるでしょう。」

ジョージナ・トルベット

ジョージナは、Digital Trends の宇宙ライターとして 6 年間勤務し、有人宇宙探査、惑星探査、… などをカバーしています。

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VLTサーベイ望遠鏡による近傍銀河の素晴らしい画像

地球から約400万光年の距離、局部銀河群の端の方に位置する不規則矮小銀河せくすぶん座Aの画像。チリにあるESOパラナル天文台でイタリア国立天体物理学研究所(INAF)が管理するイタリアの望遠鏡、VST(VLTサーベイ望遠鏡)によって撮影された。

チリにあるヨーロッパ南天天文台(ESO)のパラナル天文台に設置されたVLTサーベイ望遠鏡(VST)が捉えた、近隣銀河の印象的な姿を捉えた美しい新画像が公開されました。これらの銀河の中には、わずか400万光年の距離にある、珍しい正方形の形をした小型矮小銀河である有名な六分儀座Aのように、よく知られているものもあります。

上に示した六分星Aは、直径わずか5,000光年で私たちの天の川銀河のほんの一部に過ぎず、星々がその生涯を終えて爆発し、銀河の物質を奇妙な形状に押し込む壮大な超新星爆発によって形作られました。

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ウェッブ・ハッブル宇宙望遠鏡の画像には、宇宙から見つめる不気味な宇宙の目が映っている

これらの銀河の陰惨な色合いは、NASA/ESA/CSA ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡からの中間赤外線と、NASA/ESA ハッブル宇宙望遠鏡からの可視光線および紫外線が混ざり合った結果である。この 2 つの銀河は、数百万年前に互いに接触した。左側の小さい方の渦巻き銀河は IC 2163 としてカタログ化されており、右側の大きい方の渦巻き銀河 NGC 2207 の背後を通過した。どちらの銀河も星形成率が上昇している。合わせると、年間に太陽ほどの大きさの星が 2 ダースほど新たに形成されると推定されている。私たちの天の川銀河では、年間に太陽ほどの大きさの星が 2~3 個新たに形成される。どちらの銀河もこれまでに 7 つの超新星爆発を起こしたことが知られており、それぞれの超新星爆発によって腕の中の空間が空き、ガスや塵が再配置されてその後冷え、多くの新しい星が形成されるようになったと考えられる。(最も青い領域を探すことでこれらの領域を見つけます)

宇宙の奥深くからじっと見つめる不気味な目は、ハッブル宇宙望遠鏡とジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡のデータを使った、ハロウィーンをテーマにした新しい画像に登場しています。左のIC 2163と右のNGC 2207という2つの銀河がゆっくりと接近し、相互作用して不気味な顔を形成している様子が映っています。

2つの銀河は、一方が他方の前を通過するため、直接衝突しているわけではありませんが、光が擦れ合って痕跡を残すほど接近しています。左側の銀河をよく見ると、渦巻き腕が細長く引き伸ばされているのがわかります。これは、近くのもう一方の銀河の重力に非常に接近しているためと考えられます。「目」の周りの鮮やかな赤い線は、それぞれの銀河の物質が衝突し合う衝撃波によって生じています。

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イベント・ホライズン・テレスコープは、ブラックホールの画像を50%鮮明に撮影できるようになりました。

地球表面からこれまでに行われた最高解像度の検出のイラスト

史上初のブラックホール画像を撮影したグループ「イベント・ホライズン・テレスコープ」プロジェクトが、地球表面から史上最高解像度の宇宙観測を実現し、新たな歴史的ブレークスルーを達成しました。このプロジェクトは、世界中の施設を活用して地球そのものを巨大な天文台に見立て、遠方の銀河の高精度な観測を可能にしています。

最新の観測では、チリにあるアタカマ大型ミリ波サブミリ波干渉計(ALMA)をはじめとする、スペイン、フランス、ハワイにある複数の電波望遠鏡群が利用されました。以前の観測よりも高解像度の画像を得るために、科学者たちは望遠鏡のサイズを地球と同じ大きさに拡大することができず、代わりにより高い周波数で観測を行いました。

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Forbano
Forbano is a contributing author, focusing on sharing the latest news and deep content.