NAOJら,M87の降着円盤とジェットを同時撮影

国立天文台(NAOJ),総合研究大学院大学らが参加する国際研究グループは,楕円銀河M87の中心部にある巨大ブラックホールの周囲に広がる降着円盤の撮影に初めて成功するとともに,ジェットの根元の構造をこれまでで最も高い視力で捉えた(ニュースリリース)。

2019年,イベント・ホライズン・テレスコープ(EHT)によって,史上初めて楕円銀河M87のブラックホールシャドウが撮影され,ブラックホールの視覚的証拠を初めて示すとともに,銀河の中心に巨大なブラックホールが存在することを決定的にした。

しかし,EHTが撮影した直径約0.011光年のリング状構造は「光子リング」と呼ばれる,ブラックホールに最も近いところで重力によって光の軌道が捻じ曲げられた領域を捉えたもので,ブラックホール周囲の構造ははっきりわからなかった。

M87は活動銀河核と呼ばれる明るい中心核を持ち,その莫大なエネルギーの生成には「降着円盤」と呼ばれる構造が光子リングの周りに広がっていると予言されているほか,「ジェット」と呼ばれる銀河中心部からの高速噴出ガスが確認されており,巨大ブラックホール・降着円盤・ジェットのつながりの解明が求められていた。

研究グループは,地球規模の電波望遠鏡ネットワーク,グローバルミリ波VLBI観測網(GMVA)でM87の中心部を観測した。今回,チリのアルマ望遠鏡とグリーンランド望遠鏡が参加することで大幅にデータ品質が向上した。特に南北方向の解像度が従来のGMVAと比べ4倍以上に向上し(視力約150万),波長3.5mmでもM87中心部のリング状構造の画像化が可能になった。

波長3.5mmで測定したリング構造の視直径は約64マイクロ秒角(0.017光年に相当)と,波長1.3mmのEHTで撮影されたリングの視直径よりも約1.5倍ほど大きく,厚みも厚かったが,この結果は揺るぎないものであるという結論に至った。

大きく厚いリング構造の起源について,シミュレーションを用いて様々なシナリオを検証した結果,3.5mmで撮影された大きなリングは(1.3mmで撮影された)光子リングの周りに広がる降着円盤であると結論づけられた。

さらに,M87の中心部から噴出するジェットがこれまでで最も高い視力で撮影され,中心のリング状構造につながる様子を捉え,ブラックホールジェットの構造形成には降着円盤ガスの存在が不可欠なことを明らかにした。

研究グループは,今後は日本の電波望遠鏡も3.5mm帯国際ネットワークに加わることでブラックホール・降着円盤・ジェットの動画撮影にも挑戦したいとしている。

その他関連ニュース

  • 宇宙戦略基金,衛星ライダーなどの技術テーマ決定 2024年05月15日
  • NAOJら,新星がリンの主な供給源と光学観測で解明
    NAOJら,新星がリンの主な供給源と光学観測で解明 2024年05月13日
  • NHKとJAXA,火星探査機用8Kカメラを完成 2024年05月09日
  • ワープスペース,JAXAの高感度光センサーを開発 2024年05月07日
  • 名大ら,太陽フレア観測用高解像度X線望遠鏡を製作 2024年04月11日
  • 近大ら,海王星の新たな衛星を2つ発見 2024年03月26日
  • 東大,ブラックホール質量増加率が低いことを解明 2024年03月12日
  • 立教大ら,XRISMの定常運用移行と観測データ公開へ 2024年03月12日