NASAジェイムズ・ウェッブ望遠鏡、EHTと連携し銀河中心超大質量ブラックホール撮像へ

地球上の孤立した山頂で、科学者たちは「今夜がその時だ」という知らせを待っています。地上と宇宙の数十台の望遠鏡間の複雑な調整が完了し、天候は晴れ、技術的問題も解決。比喩的な星々が整列しました。我々の銀河系の中心にある超大質量ブラックホールを見る時が来たのです。

「スケジューリング・スドク」とウェッブの参画

天文学者たちが「スケジューリング・スドク」と呼ぶこの作業は、イベント・ホライズン・テレスコープ（EHT）コラボレーションの観測キャンペーンの毎日行われます。そして間もなく、新たなプレーヤーが加わることになります。NASAのジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡がこの取り組みに参加します。ウェッブの最初の観測スレートでは、天文学者たちはその赤外線撮像能力を用いて、銀河系のブラックホール「いて座A*（Sgr A*；アスタリスクは「スター」と発音）」が提示する独自かつ持続的な課題のいくつかに取り組みます。

Sgr A*の特異性

2017年、EHTは地球上の8つの電波望遠鏡施設の結合撮像力を用いて、超大質量ブラックホールの直近領域の歴史的初撮像に成功しました。対象はM87銀河のブラックホールでした。Sgr A*はM87のブラックホールより近いですが暗く、周囲物質の独特なフレア（閃光）が時間単位で光のパターンを変化させるため、天文学者にとって課題となっています。

「我々の銀河の超大質量ブラックホールは、この種のフレアリングを持つ唯一のものとして知られています。それが領域撮像を非常に困難にしている一方で、Sgr A*を科学的にさらに興味深いものにしています」と、ノースウェスタン大学教授でSgr A*観測ウェッブプログラムの主任研究者であるファルハド・ユセフ・ザデ氏は述べています。

ウェッブの優位性

フレアは、ブラックホール周辺の粒子が一時的だが激しくより高エネルギーに加速され、対応する光放出が生じることによるものです。Sgr A*観測におけるウェッブの大きな利点は、月軌道外の位置から、2つの赤外線波長（F210MとF480M）でデータを同時に継続的に取得できることです。ウェッブは遮るもののない視界で、フレアリングと静穏のサイクルを観測し、EHTチームが自らのデータ参照用に利用できるため、よりクリーンな画像が得られます。

物理学へのインパクト

Sgr A*のフレアを引き起こす源やメカニズムは激しく議論されています。Sgr A*のフレアがいかに始まり、ピークに達し、消散するかという答えは、ブラックホール研究、粒子・プラズマ物理学、さらには太陽フレアの将来研究に広範な影響を与える可能性があります。

ブラックホールは、アルベルト・アインシュタインの一般相対性理論の一部として予測されました。その名前が示すものとは相反して、ブラックホールは空間の空洞ではなく、既知の最も高密度で緊密に詰まった物質領域です。ブラックホールの重力場は非常に強く、周囲の空間の構造を歪め、近づきすぎた物質は光と共に永遠に拘束されます。これがブラックホールが「黒く」見える理由です。望遠鏡で検出される光はブラックホール自体からではなく、周囲領域からのものです。科学者たちは、その光の究極の内側の縁を「事象の地平面」と呼び、EHTコラボレーションの名前の由来となっています。

M87のEHT画像は、アインシュタインのブラックホール予測が正しいことの最初の直接的視覚的証拠でした。ブラックホールはアインシュタインの理論の試金石であり続け、科学者たちはEHT、ウェッブ、X線、その他の観測所によるSgr A*の慎重にスケジュールされた多波長観測が、一般相対性理論計算の誤差幅を狭めるか、あるいは現在理解していない新たな物理学の領域を指し示すことを期待しています。