ブラックホールと強力なジェットが驚くほど詳細に明らかに

M87のパノラマ画像[{” attribute=””>black hole and its jet has been captured at a new 3.5 mm wavelength, revealing more details about the surrounding material and ring-like structure. Surprising findings suggest possible winds causing turbulence around the black hole. Future observations will study its time evolution and provide multi-color radio light images.

“Previously we had seen both the black hole and the jet in separate images, but now we have taken a panoramic picture of the black hole together with its jet at a new wavelength,” says Ru-Sen Lu, from the Shanghai Astronomical Observatory and leader of a Max Planck Research Group at the Chinese Academy of Sciences. The surrounding material is thought to fall into the black hole in a process known as accretion. But no one has ever imaged it directly. “The ring that we have seen before is becoming larger and thicker at 3.5 mm observing wavelength. This shows that the material falling into the black hole produces additional emission that is now observed in the new image. This gives us a more complete view of the physical processes acting near the black hole,” he added.

The participation of ALMA and GLT in the GMVA observations and the resulting increase in resolution and sensitivity of this intercontinental network of telescopes has made it possible to image the ring-like structure in M87 for the first time at the wavelength of 3.5 mm. The diameter of the ring measured by the GMVA is 64 microarcseconds, which corresponds to the size of a small (5-inch/13-cm) selfie ring light as seen by an astronaut on the Moon looking back at Earth. This diameter is 50 percent larger than what was seen in observations by the Event Horizon Telescope at 1.3 mm, in accordance with the expectations for the emission from relativistic plasma in this region.

“With the greatly improved imaging capabilities by adding ALMA and GLT into GMVA observations, we have gained a new perspective. We do indeed see the triple-ridged jet that we knew about from earlier VLBI observations,” says Thomas Krichbaum from the Max Planck Institute for Radio Astronomy (MPIfR) in Bonn. “But now we can see how the jet emerges from the emission ring around the central supermassive black hole and we can measure the ring diameter also at another (longer) wavelength.”

M87* の EHT 画像が GMVA からの画像とどのように結合するかを示すアニメーション。相対論的アウトフローの誕生とともに中央のブラック ホールが見られます。 クレジット: Ivan Marti-Vidal

M87 からの光は、高エネルギーの電子と磁場の相互作用によって生成され、シンクロトロン放射と呼ばれる現象です。 波長 3.5 mm での新しい観測により、これらの電子の位置とエネルギーについての詳細が明らかになりました。 彼らはまた、ブラックホール自体の性質についても教えてくれます。それは、ブラックホールはあまり空腹ではないということです。 それは物質を低速度で消費し、そのほんの一部だけを放射線に変換します。 中央研究院、天文学・天体物理研究所の浅田圭一氏は次のように説明しています。「より大きく厚いリングの物理的起源を理解するには、コンピューター シミュレーションを使用してさまざまなシナリオをテストする必要がありました。 その結果、リングのより大きな範囲は降着流と関連していると結論付けました。」

国立天文台の羽田和宏氏はさらに次のように付け加えた。 これは、単にガスが落ち込んでいるだけではないことを意味している可能性があります。風が吹き出て、ブラックホールの周囲に乱流と混乱を引き起こしている可能性もあります。」

メシエ 87 についてもっと知りたいという探求はまだ終わっていません。さらなる観測と強力な望遠鏡群がその秘密を解き明かし続けています。 韓国天文宇宙科学研究院のジョンホ・パーク氏は、「ミリ波での将来の観測では、M87ブラックホールの時間変化が研究され、電波光内の複数のカラー画像によるブラックホールの多色ビューが得られるだろう」と述べている。

この研究では、マックス・プランク電波天文学研究所（MPIfR）、ミリメトリク電波天文学研究所（IRAM）、オンサラ宇宙天文台（OSO）が運営する望遠鏡で構成されるグローバル・ミリメーターVLBIアレイ（GMVA）で得られたデータを利用しました。 、メツァホビ電波天文台 (MRO)、イエベス、韓国 VLBI ネットワーク (KVN)、グリーンバンク望遠鏡 (GBT)、および超長基線アレイ (VLBA)。

この発見の詳細については、「強力なジェットを放出するブラックホールの歴史的初の直接画像」を参照してください。

参考文献：「ブラックホールとジェットを接続するM87のリング状降着構造」Ru-Sen Lu、浅田圭一、Thomas P. Krichbaum、Jongho Park、Fumie Tazaki、Hung-Yi Pu、Masanorinakamakura、Andrei Lobanov、Kazuhiro羽田、秋山和典、キム・ジェヨン、イヴァン・マルティ＝ビダル、ホセ・L・ゴメス、川島知久、フェン・ユアン、エドゥアルド・ロス、ウォルター・アレフ、シルケ・ブリッツェン、マイケル・ブレマー、エイブリー・E・ブロデリック、土居彰宏、ガブリエレ・ジョバンニーニ、マルチェロジロレッティ、ポール・TP・ホー、本間希樹、デヴィッド・H・ヒューズ、井上誠、ウー・ジャン、木野モトキ、小山翔子、マイケル・リンドクヴィスト、ジュン・リュー、アラン・P・マーシャー、松下聡樹、永井博、ヘルゲ・ロットマン、トゥオマス・サヴォライネン、カール-フリードリヒ・シュスター、沈志強、パブロ・デ・ビセンテ、R・クレイグ・ウォーカー、ハイ・ヤン、J・アントン・ゼンスス、フアン・カルロス・アルガバ、アレクサンダー・アラルディ、ウーヴェ・バッハ、ライアン・ベルトルド、ダン・ビントリー、ビョン・ドヨン、カロリーナ・カサディオ、シュハオ・チャン、チーチェン・チャン、ソン・チュー・チャン、チュンチェン・チェン、ミンタン・チェン、ライアン・チルソン、ティム・C・シューター、ジョン・コンウェイ、ジェフリー・B・クルー、ジェシカ・T・デンプシー、スヴェン・ドーンブッシュ、アーロンファーバー、ペール・フリベリ、ハビエル・ゴンサレス・ガルシア、ミゲル・ゴメス・ガリド、チーチェン・ハン、クオチャン・ハン、長谷川豊、ルーベン・エレーロ＝イラーナ、ヤウ・デ・ファン、チーウェイ・L・ファン、ヴィオレット・インペリッツェリ、ホーミン・ジャン、ハオジンチ、テヒョン・ジョン、ジュハ・カルンキ、ペトリ・キルベス、木村公博、ジュン・イー・コーアイ、パトリック・M・コッホ、カールステン・クレイマー、アレックス・クラウス、デレク・クボ、チェンユー・クオ、チャオ・テイ・リー、ルパン・チュンチェ・リン、チンタン・リュー、クアンユー・リュー、ウェンピン・ロー、リーミン・ルー、ニコラス・マクドナルド、ピエール・マルタン＝コーシェ、ヒューゴ・メシアス、ジェン・マイヤー・ジャオ、アンソニー・ミンター、ダーニャ・G・ネール、西岡宏明、ティモシー・J・ノートン、ジョージ・ニストロム、小川英雄、ピーター・オシロ、ニメッシュ・A・パテル、ウエ＝リー・ペン、ユリ・ピドプリホラ、ニコラス・プラデル、フィリップ・A・ラフィン、ランプラサド・ラオ、イグナシオ・ルイス、サルバドール・サンチェス、ポール・ショウ、ウィリアム・スノウ、TK・スリダラン、ランジャニ・スリニバサン、ベレン・テルセロ、パブロ・トルネ、エフタリア・トライアノウ、ヤン・ワグナー、クレイグ・ウォルサー、タ・シュン・ウェイ、ジュン・ヤン、チェン・ユー・ユー、2023年4月26日、 自然。
DOI: 10.1038/s41586-023-05843-w

アルマ望遠鏡の建設と運用は、[{” attribute=””>ESO on behalf of its Member States; by the National Radio Astronomy Observatory (NRAO), managed by Associated Universities, Inc. (AUI), on behalf of North America; and by the National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) on behalf of East Asia. The Joint ALMA Observatory (JAO) provides the unified leadership and management of the construction, commissioning and operation of ALMA.

The Greenland Telescope (GLT) retrofit, rebuild, and operation are led by the Academia Sinica, Institute of Astronomy and Astrophysics (ASIAA) and the Smithsonian Astrophysical Observatory (SAO).

The Green Bank Observatory (GBT) and the National Radio Astronomy Observatory (VLBA) are major facilities of the National Science Foundation, operated under cooperative agreement by Associated Universities, Inc.

The data were correlated at the Max Planck Institute for Radio Astronomy (MPIfR), which also operates the Global Millimeter-VLBI Array (GMVA).