ブラックホールの撮影は何がすごかった!?地球サイズの望遠鏡で撮影された方法をわかりやすく紹介

ブラックホールと天の川のイメージ図 撮り方
ブラックホールは今まで理論上で存在していると言われていましたがその存在を実際に確認することはできていませんでした。

そんなブラックホールの撮影がついに成功し、2019年4月10日その存在を確認することができたと発表されました。

ブラックホールは皆さんも知っていると思いますが、今回はブラックホールがどんなものなのか簡単に紹介していきます。

そして、今回初めてブラックホールを撮影した方法がどんなにすごいのかをわかりやすく紹介していきます。

ブラックホールとは?

ブラックホールはとてつもなく重く、重力が信じられないくらい強くて光さえも脱出できない想像を絶する天体です。

ブラックホール(黒い穴)という意味ですが、もちろん実際に穴があるわけでなく真っ黒な物質が宇宙空間に浮かんでいます。

地球から宇宙に飛び出すためには秒速11.2km(時速40,300km)も必要で新幹線(時速300km)の135倍もの速度が必要なんです。

光の速さは秒速30万kmですがブラックホールの重力はそれでも抜け出せないくらい強いんです。

ちなみに地球を直径約1.8mmとビー玉と同じくらいの大きさにギュッと小さくするとブラックホールになります。(実際になることはありませんが・・・)

最大級・最少級のブラックホール

天体は年々新しいものが発見されているため最大、最少はすぐに更新されてしまうかもしれません。

調べた当時の最大と最少のブラックホールを紹介します。

最大級のブラックホール

「OJ 287」と名前の付いた銀河の中心にあるブラックホールは重さなんと太陽の180億倍もあるブラックホールです。

半径も531億5500万kmともはやどのくらい大きいのかよくわからない大きさと重さになっています。

これは端から端まで移動するのに光の速さで100時間もかかる距離です。(太陽から地球は約8分)

最小級のブラックホール

銀河系「さいだん座」にある最少級のブラックホールは質量が太陽の3.8倍、大きさは約24kmしかない珍しく小さいブラックホールです。

ブラックホールになるためには太陽の3倍以上必要と言われているので限りなく最少に近いブラックホールと考えられています。

ブラックホールの撮影は難しい?

目で見ている景色や写真に写る景色はすべて光が反射することで見ることができています。

光の色や反射についてはこちらでわかりやすく紹介しています。

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真っ暗な部屋では何も見えないのと同じようにブラックホールは光を吸い込んでしまい反射することがないので真っ黒で何も写すことができません。

宇宙空間も真っ暗なのでブラックホールを写すことは墨汁の中の黒ゴマを探して撮るくらい難しいです。

それではどのようにブラックホールを撮ったのか見ていきましょう。

撮影されたブラックホール

撮影されたM87中心にあるブラックホール

Credit: EHT Collaboration

今回撮影されたのは、おとめ座にある楕円形の銀河「M87」の中心にある超巨大なブラックホールです。

重さは太陽の65億倍、大きさは直径400億kmもある超大質量ブラックホールのひとつです。

地球からこのブラックホールまでの距離は約5500万光年(光の速さで5500万年)と非常に遠くにあるので、地球から見た大きさは月に置いたゴルフボール同じくらいなんだとか。

どちらにせよ目で直接見ることはできませんね。ただ、確認できているブラックホールの中では地球から見た大きさが一番大きいようです。

ブラックホールの撮影方法とは?

上でも言った通りブラックホールは光も飲み込んでしまうくらい重力が強く真っ黒になってしまうので写真に写ることはありません。

しかし、ブラックホールは直接写らなくてもブラックホール周囲にある目に見えるガスや光を撮影することができればブラックホールの「影」(ブラックホールシャドウ)を撮影することができます。

光は基本的にまっすぐ進みますが、ブラックホールくらい重力が強いと光の進む方向が曲がってしまいます。

ブラックホールに飲み込まれない距離でも近くを通ると光の進む道が曲げられて地球に届くのでブラックホールの周りだけが明るく光って見えるようになり撮影もうまくできます。

地球規模の望遠鏡「イベント・ホライズン・テレスコープ(EHT)」とは?

イベント・ホライズン・テレスコープの概略

Credit: NRAO/AUI/NSF

ブラックホールの撮影には世界各国にある8つの望遠鏡をつなげて、地球の自転(回転)を利用することで仮想 地球サイズの望遠鏡として撮影できる技術が使われています。

この地球規模の望遠鏡をイベント・ホライズン・テレスコープ(EHT)と言います。

EHTは人間の視力の300万倍もあり、撮影された写真のRAWデータはなんと数PB(1PB(ペタバイト)=1000TB(テラバイト))もあります。

専用のスーパーコンピュータで処理する必要があるんだとか。
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ハワイ・マウナケア
サブミリ波望遠鏡
アリゾナ・グラハム山
南極点望遠鏡
南極点基地
※使用された望遠鏡

まとめ

技術の進歩と世界各国の科学者のたゆまぬ努力によって約100年前にアインシュタインが発表した一般相対性理論(ざっくりいうとブラックホールなどがあるという理論)が実際に観測することができました。

2016年には重力波の観測にも成功しており徐々にですが宇宙の姿が見えてきています。

ロマンあふれる宇宙空間ですがこれからも解明されていくのが楽しみですね!

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