天の川銀河の中心にある超大質量ブラックホールいて座A*の画像
天の川銀河の中心にある超大質量ブラックホールいて座A*の画像 / Credit: EHT Collaboration,CNRS
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私たちの天の川銀河中心にある超大質量ブラックホール「いて座A*」の撮影に成功! 過去の撮影とは何が違うのか? (3/4)

2022.05.13 Friday

前ページ光を吸い込むはずなのに、なんで撮影できるの?

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今回の写真はどうやって撮影されたのか?

まず重要な点として、ここまでさんざん光と表現してきましたが、実際写真に映っているのは可視光ではないということに注意してください。

さきほども説明したように、地球から「いて座A*」への視線方向には多くの障害があり、可視光は遮られてしまい現在の技術で見ることはできません。

しかし、赤外線や電波波長の光ならこれらの障害を乗り越えて地球まで届く可能性があります

これは夕日が赤くなるのと似た原理です。

波長が長い赤い光は、大気中の粒子に遮られにくいため夕日は赤く染まって見えます。

赤外線や電波は、赤い光よりもさらに波長の長い光(電磁波)であり、宇宙の塵などに遮られても遠くまで届くことが可能なのです。

電磁波の波長の分類。電波望遠鏡が見ているのは赤外線より外側の波長が長い電磁波。
電磁波の波長の分類。電波望遠鏡が見ているのは赤外線より外側の波長が長い電磁波。 / Credit東京工業大学,河合・谷津研究室

とはいっても、電波観測は目で見るように単純な話ではありません。

観測されているのは電波強度というデータであり、この状態では私たちに目で確認できるようなイメージは存在していないのです。

今回の撮影では、世界中にある複数の電波望遠鏡が集めたデータから、3D空間上の電波の強度を計算し、その各強度レベルに色を割り当てることで我々が目で見ることのできる写真画像を作成しているのです。

電波観測は人の目には見えない波長の光を可視化するものなので、ここにどんな色を付けるかによってだいぶ印象の異なる写真になります。

まるで前衛絵画のような「銀河中心部」の実際の電波望遠鏡画像

今回の写真制作を実現したのは「イベント・ホライズン・テレスコープ(EHT)」という世界中の電波望遠鏡の非常に強力なネットワークです。

2017年4月に行われたEHTの観測に参加した望遠鏡の配置
2017年4月に行われたEHTの観測に参加した望遠鏡の配置 / Credit:NRAO/AUI/NSF

EHTは物理的につながったネットワークではありませんが、原子時計によって観測データが正確に同期されています。

これらの観測データを統合して、今回の画像は作り出されているのです。

そのため、撮影とはいうものの、もっとも重要な点はデータの解析と補正を行う高度なアルゴリズムや、複雑な作業にあります。

上の画像を見ると分かる通り、この観測では南極の電波望遠鏡も使用されています。

この観測データはあまりに容量が大きいため、インターネット経由で送信することができず物理的に輸送するしかなかったといいます。

そのため大変手間のかかった研究成果なのです。

しかし、今回の撮影画像が、偉大な成果であることはわかりましたが、素人目にはぼんやりしたオレンジの輪っかにしか見えません。

ここに写っているものから、一体どんなことがわかるのでしょうか?

次ページ一体そこには何が写っているのか?

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