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ブラックホール撮影について質問です。 M87星雲の超ブラックホールが撮影され...

kunibiki okiさん

2019/4/1510:46:18

ブラックホール撮影について質問です。
M87星雲の超ブラックホールが撮影されたという大変な偉業のニュースを見て
超凡人の自分はふと思いました。

M87は5500万光年先ですが、昔から聞いている白鳥座のx-1やいっかくじゅう座のx-1とか地球に近い3000~5000光年の方が単純に距離がずっと近いので観測撮影しやすいのではと思いました。
これはやはりM87の方がこれら付近のブラックホールよりエネルギーや電波放出量などが
桁違いに大きく観測ターゲットにしやすかったという事でしょうか?
又暗黒宇宙物質など様々な要因に遮断されてうんと近くても観測しにくいのでしょうか?
超矮小な脳みその私にどうぞ簡単に教えて下さい。

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2019/4/1511:26:59

ブラックホールは光を発しないし
光を吸い込んでしまうので
真っ暗な宇宙での視認は困難です。

そこで考えられた方法には
幾つか種類があります。

例えば
「周辺の天体の運動を観測する」
地球が太陽の重力によって
楕円軌道を運行している(公転)ように

見えないけど巨大な重力場があれば
その周辺の天体の運動には
その影響が出る・・・と言う考えからの観測法。

また「X線による観測」
ブラックホールは1度
そのシュバルトシュルト範囲内の重力圏
(俗に言う”事象の地平”)の内側に入ってしまうと
そこからは何も観測するべきデータが得られませんが

その少し外側では、その周辺の物質が
吸い寄せられ、凄い加速によって
分子・原子・素粒子レベルでの崩壊が起こっています。

その物質の崩壊で放射線が
ブラックホールの周辺からは
大量に発生しているのでは?
・・と考えられ
その大量の放射線(主にX線)が
何も無い(様に見える)空域から
検地されれば
そこにはブラックホールが
ある(かもしれない)という観測法。

他にもガンマ線やマイクロ波など計測で
ブラックホールの周辺でおこる現象を
推測して観測する方法がこれまで行われており

質問者さんがお尋ねになった
過去のブラックホール観測は
こういった関節的な
予測に基づいた計測によっての物です。

一方、今回の計測方法は
宇宙の真っ暗に見える背景にある
微かな電波を複数の電波望遠で同時観測し
そのデータを集約・補足・補正・修正処理をして
計測する方法で

本当に真っ黒なエリアと
本当はかすかな電波が計測できる部分の
映像にコントラストを強調させて

本当に真っ黒なエリア=ブラックホール(だと思う)

という観測法をやった訳です。


他の過去の計測は
ブラックホールの周辺以外の
引力やX線などの影響が無い事が
観測点の条件でしたので
比較的狭い範囲を観測点にする必要があり
その結果、見つかるブラックホールは
それほどでかい物ではない場合が多かったのでしょう。

対して今回の計測法は
背景の弱い電波を広域から収束観測する必要と
映像でハッキリ、真っ暗なエリアが
撮影できる必要から

背景の電波が強く存在して
おそらく超大型のブラックホールがある
とされる銀河の中心を観測する事にした

と言うことだったのではないでしょうか?

  • 質問者

    kunibiki okiさん

    2019/4/1514:17:29

    ありがとうございます。
    測量(こういう言い方が正しいのか?)方法が違うという事
    と撮影に至らない小さな小さな穴(白鳥座など)と違い今回は広範囲に影響を与えてる超巨大穴というのが特定できたという事ですか・・

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質問した人からのコメント

2019/4/15 15:45:16

矮小な脳みそに一途の光が差し込みましたありがとうございます。

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rie********さん

2019/4/1515:15:46

遮断かと思ってたら、実際には望遠鏡としての分解能が追いつかないから。

今回のM87のやつは質量が太陽の60億倍と、これまで観測された中でも最大に近いほう(最大は100億倍くらいらすい)で、光ってるリングの直径が約1000億キロメートルもあり、それは地球軌道直径の333倍だが、0.01光年でしかないから宇宙規模ではほんのちょびっとの大きさだ。

M87は6000万光年離れてるから、リングの大きさを見込む角度は47マイクロ秒(0.23ナノrad)しかなく、観測した電波干渉計の分解能は20マイクロ秒とぎりぎりだった。
それでも普通の光学望遠鏡(可視光線~赤外線)ではハッブル望遠鏡の0.05~0.1秒角が最高だから、電波干渉計の分解能の方がはるかに高い。

ところが、0.01光年より小さいブラックホールリングを見ようとしても、そもそもブラックホール候補はまだまだ少ないし、普通に超新星爆発で作られるようなものの質量は太陽の数倍から100倍程度だ。
リングの直径はブラックホールの質量に比例するから、M87のやつと同じ分解能で見ようとすれば、1光年以内の距離にないと見えない。

だが候補として一番近いやつは、いっかくじゅう座X-1で太陽のわずか11倍の質量、距離は3500光年もある。
こいつを見るには、0.063マイクロ秒の分解能が必要で、M87のやつの318倍の性能が必要だ。それは地球半径の318の長さの基線を持つ電波干渉計を作れということで、190万キロくらいの長さになる。
まあ将来の宇宙計画だな。

太陽質量の100倍より大きなブラックホールは1000倍くらいまではブラックホール同士がたまたま合体するものだそうだが、見えるには1000倍でも10光年以内、1万倍でも100光年以内だ。

銀河系内の数万光年以内なら太陽の数百万倍以上でないとならない。それに該当するのは銀河系中心のいて座Aスターで、M87と同様観測されたらすいが結果はまだだ。
それもギリギリというところだからどうなるか。

太陽系外だと銀河中心にしかないといわれる超大質量ブラックホール(太陽の10万~100億倍)しか候補にならず、近場のアンドロメダは254万光年で太陽の2.5億倍ならぎりぎりだが、推定されている質量は1.4億倍程度だそうだ。

そのように、距離と質量の比が、M87の6000万光年と60億☉倍の比 100(☉/光年)より大きければ見えるし、小さければ見えない。

他にも候補はあるかもしれないが、BH候補カタログの中から探して見てたもれ。

ただ、銀河系中心ってのはたいてい物質密度が高く、星が密集しているので、隠されて見えない方が多いのではないかと思う。
M87は長大なジェットを噴出している活動銀河だから、BH周辺が吹き飛ばされ見やすくなったのかもしれない。いて座Aスターはふたを開けて見てのお楽しみというところか。

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equ********さん

2019/4/1513:08:23

2017年に複数観測して最初に解析できたのが今回の・・

天の川銀河中心「いて座Aスター」(EHT主要観測ターゲット)
約26,000光年

楕円銀河M87中心 (EHT主要観測ターゲット)
約5500万光年おとめ座

銀河ケンタウルスA
約1300万光年
-
ケンタウルス座クエーサー OJ 287
約35億光年
-
かに座楕円銀河NGC 1052
約6300万光年
-
くじら座クエーサー 3C 279
約50億光年

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wes********さん

2019/4/1511:40:31

十分に質量が大きなブラックホールでなければ、ブラックホールの近くを通った電磁波が曲げられて生じる「ブラックホールシャドウ」(真ん中の暗いところ)が地球から観測可能な大きさにならないため、銀河の中心部にあるような超巨大ブラックホールしか撮影出来ないようです。銀河系の中心部にある「いて座Aスター」もM87と同時に観測されましたが、そちらはまだデータ解析が終わっていません。

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