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宇宙を支配する暗黒空間ブラックホールとタイムトラベルの謎/中野雄司・総力特集

2019年4月10日、世界6か所で同時に行われた記者会見でイベント・ホライズン・テレスコープは地球から5500万光年彼方のM87銀河の中心にある巨大ブラックホールを初めて撮影することに成功したと発表した。
すべてのものを呑み込むこの暗黒天体の先にはいったい何があるのか。
別次元への入り口なのか、それともすべての物質を吐きだすホワイトホールなのか。もしかしたら、時間と空間が極端に歪んだその先には未来や過去への扉があるのかもしれない!

文=中野雄司

謎の暗黒天体ブラックホールの姿を撮影

 ブラックホールを撮影する――。よくいえば野心的、実際には無謀とも思えるこのプロジェクトは、日本も含めた世界13か国の研究チームが協力する形でスタートした。が、それは想像以上に困難な道のりだった。参加したスタッフでさえ、プロジェクトの成果には半信半疑だった。
 ある意味で、ブラックホールは一角獣や異星人のようなものだ。だれもがその話に夢中になるが、まだ実物を見た者はいない。いや、見ることは不可能だと思われていた。
 もっとも近い距離にあるブラックホールでさえ、2万5000光年も離れている。観測に適した大きさのブラックホールに限れば、5万光年も先にある。望遠鏡をのぞいたところで、実際に見えるサイズは極小、ミクロの世界である。月面に置いたリンゴを、地球から望遠鏡で見るのに等しい。
 どんな巨大な望遠鏡をもってしても、それは不可能だ。
 この謎に満ちた暗黒の天体は、漆黒のケープをまとったまま、その姿をわたしたちの前には現さない。そう思われていた。
 ところが――2019年4月10日。驚きのニュースが飛び込んできた。
 国際プロジェクトEHT(Event Horizon Telescope)は、およそ5500万光年先にあるM87銀河のブラックホールの直接撮影に成功した、と発表したのである。

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世界で初めて撮影に成功した、超大質量ブラックホールの姿。地球から5500万光年離れた、おとめ座にある楕円銀河M87の中心にある(写真=Event Horizon Telescope)。

 天文学者のだれにとっても、わが耳を疑うニュースだった。一角獣がメキシコかどこかの村で捕獲された、と聞いてもこれほどは驚かないだろう。
 夢の物語が現実になったのだ。
 研究チームは、いったいどのような魔法を使ったのだろう?
 魔法のひとつは、超巨大望遠鏡である。研究チームが10年の歳月を費やして作り上げたのは、口径約1万キロのモンスター級電波望遠鏡だ。ほぼ地球の直径に等しいこの超巨大望遠鏡は、世界8か所に設置された電波望遠鏡をコンピューター上で連結し、ヴァーチャルな望遠鏡として生みだされた。その解像度はハッブル宇宙望遠鏡の約200倍にも相当する。
 しかし、地球は球体である。
 世界各地に設置された望遠鏡に届く宇宙からの電波は、互いに微妙にズレが生じる。
 通常では、これほど離れた地域にある施設を、一台の仮想的望遠鏡として使うのは不可能だ。しかし研究チームはスパース・モデリングという最新のデータ処理技術を駆使して、この困難を乗り越えた。

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ブラックホールの周辺では、光が強い重力の中で曲がり、降着円盤が明るい光を発している。EHTの調査結果を補足するために、NASAが撮影したM87の独自の画像。

理論上のブラックホールの姿形と同じ

 そしてついに、暗黒の球体はその姿をわたしたちの前に現した。
 ひときわ明るく輝く周囲のガス雲の中心に〝ブラックホールシャドウ〟と呼ばれる黒い円形の画像がとらえられたのである。その画像は、これまで理論的なシミュレーションとして計算されてきた、M87のブラックホールの姿と寸分違わぬものであった。
 これは、宇宙物理学者たちが取り組んできたこれまでのブラックホール研究の歩みが、ほぼ間違っていなかったということを意味する。

 国際研究チームEHTは、この成功を足がかりに、次のターゲットとして天の川銀河の中心にあるブラックホールの撮影に取り組んでいる。この撮影にも成功すれば、ブラックホール研究はさらにいっそう先へと進むだろう。
 ただ、わたしたちはいまやっと、〝ブラックホールシャドウ〟と呼ばれる謎の球体の表面にたどり着いたばかりだ。ブラックホール内部の解明は、まだこれからである。
 物語の中の少女アリスは、夢中でウサギを追いかけるうちに、謎の穴を通り抜けて不思議の国へとたどり着く。
 わたしたちもこれから、天才的な物理学者たちの後を追いかけて、ブラックホールという謎に満ちた暗黒の穴を通り抜けてみよう。
 その先には、どんな不思議な世界がわたしたちを待ち受けているのか。楽しみにしていただきたい。

ブラックホールの仮説、研究、発見までの遠い道のり

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