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M87 (NGC4486)

 

よみ方

えむはちじゅうなな

英 語

M87

説 明

おとめ座銀河団の中心部にある巨大楕円銀河。1781年に出版されたメシエカタログの87番目の天体なので M87と呼ばれる(NGCカタログの番号は4486)。電波源としては「おとめ座A」とも呼ばれ、歴史的には最も初期に可視光で見える天体に同定された銀河系外の電波源の一つである。M87の中心部では中心核に対応するコンパクトなコアとそこから伸びるジェットが、さらにその外側に広がるローブが見える。ジェットは可視光でも観測されており、電波と光の両方の観測からジェットが高速で運動していることが確認されており、このことからも銀河中心核の激しい活動性がうかがえる(活動銀河核)。
イベントホライズンテレスコープ(EHT)は2017年4月に、波長1.3 mmの電波でM87の中心核にある超大質量ブラックホールの観測を行った。このデータを解析したEHTグループは2019年4月にその結果を公表した。EHTチームの発表した電波画像では、ブラックホール周辺の明るい高温のプラズマがドーナツ状に見え(光子リング)、中心にブラックホールがシャドウ(暗い穴)として見えている。その質量は太陽質量の65億倍と推定された。このEHTのデータおよびその解析手法は広く世界に公開されているため、EHT以外の研究者が独立に再解析し、EHTが発表した結果についての検証を進めている。2022年6月には別のグループが別の手法で解析した結果、EHTグループの画像とは異なる特徴を持った画像が得られたという研究が報告された。その画像には、中心部分にある「コア構造」と、そこから伸びている宇宙ジェットが見られる。
EHTによるデータの再解析や手法の検討に加え、さまざまな装置での追観測などを通じて、M87の中心にあるブラックホールとそれに付随する構造についての研究が進められている。グローバルミリ波VLBI観測網(通称GMVA)と呼ばれる地球規模の国際電波望遠鏡ネットワークは、2018年4月14日から15日にかけて、EHTより長い波長3.5 mm帯の電波でM87の中心部の詳細な観測を行い、その結果を2023年4月に発表した。その画像には、光子リングの周囲に広がる降着円盤とそこから噴き出すジェットが捉えられている。
2023年9月には、東アジアVLBIネットワーク(EAVN)などの電波干渉計の観測網によって過去20年以上にわたって得られた170枚もの電波画像(波長7 mm帯)を分析した結果、ジェットの噴出方向が約11年周期で変化していることが明らかになった。コンピュータシミュレーションによりこの現象は、周囲の時空を引きずりながら自転しているブラックホールの自転軸と降着円盤の回転軸がずれているために起きる一般相対性理論の効果による歳差運動で説明できることが示された。ブラックホールの自転を観測的に証明した初めての例と考えられる。
M87中心のブラックホールの画像に関する国立天文台の発表
https://www.nao.ac.jp/news/science/2019/20190410-eht.html
https://www.nao.ac.jp/news/science/2022/20220630-m87.html
https://www.nao.ac.jp/news/science/2023/20230427-gmva.html
M87中心のブラックホールの自転の証拠に関する国立天文台の発表
https://www.nao.ac.jp/news/science/2023/20230928-eavn.html
M87中心のブラックホールの自転の証拠に関する日本EHTグループの発表
https://www.miz.nao.ac.jp/eht-j/c/pr/pr20230928


M87の中心核のブラックホールまでの仮想の旅とブラックホールシャドウの解説(英語)。
イベントホライズンテレスコープ(EHT)による。

https://www.youtube.com/embed/v_Bk2997YMA


M87のブラックホール周辺の科学的シミュレーションCGとイベントホライズンテレスコープによる観測結果の比較

https://youtu.be/zHjWSiSZRmo

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自転するブラックホールの周りで歳差運動する降着円盤とジェットのCGアニメーション。ブラックホールの自転軸は画面右下に示されているZ軸の方向に固定されている。時間の0:21-0:25の間に、見る向きを変更するためにZ軸方向が変化する。
クレジット:Cui et al. (2023), Intouchable Lab@Openverse, Zhejiang Lab
https://www.nao.ac.jp/news/science/2023/20230928-eavn.html

2024年03月25日更新

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    M87(画面左下隅の明るい銀河)。おとめ座銀河団の中心部を撮影した画像。東京大学木曽観測所105cmシュミット望遠鏡の広視野カメラKWFCで撮影。 (クレジット: 東京大学木曽観測所)
    http://www.ioa.s.u-tokyo.ac.jp/kisohp/IMAGES/pics/EXTRAGAL/virgo.html
    M87 (APODより)
    Credit & Copyright: Canada-France-Hawaii Telescope, J.-C. Cuillandre (CFHT), Coelum
    https://apod.nasa.gov/apod/ap040616.html
    M87の中心部の電波画像
    https://www.nrao.edu/pr/1999/m87big/layout.jpg
    EHTグループが発表したM87の中心核にあるブラックホールのシャドウ(影)とそれを取り巻く光子球(下図)。光子球の直径は約42マイクロ秒であり、月面に置いた野球のボールを地球から見た時の大きさに相当する。国立天文台提供の原図に補足説明を記入した(作成 岡村定矩)
    原図出典:https://www.nao.ac.jp/news/sp/20190410-eht/images.html

    EHTデータの独立な再解析で2022年6月に得られた楕円銀河M87の中心の電波画像。
    左上の図で示すブラックホール周辺の拡大図では、「コア構造」(中央下寄りの赤い円形部分)と「ノット構造」(中央右と右下のやや縦長な部分)が見られる。広域の図では、画像の右上に向かって伸びるジェット構造が見られる。右端の赤い点はリアルな存在ではなく、画像を構築する手法によって引き起こされたものである。
    (クレジット:Miyoshi et al.)
    https://www.nao.ac.jp/news/science/2022/20220630-m87.html
    グローバルミリ波VLBI観測網(GMVA)に、アルマ望遠鏡とグリーンランド望遠鏡が新たに参加した地球規模の国際電波望遠鏡ネットワークによる波長3.5ミリメートル帯の観測で得られた楕円銀河M87中心部の電波画像。中心部のリング状の構造がブラックホールを取り巻く降着円盤である。
    (クレジット:Lu et al. (2023); composition by F. Tazaki)
    https://www.nao.ac.jp/news/science/2023/20230427-gmva.html
    (上)EAVN等で撮影したM87ジェットの電波画像の例。2013年から2018年にかけて7ミリメートル帯の波長で撮影された多数の画像を、2年分ずつ平均して3つの画像にしている。各画像の中心部から伸びる矢印はジェットの噴出方向を表す。(下)2000年から2022年の間に測定されたジェットの噴出方向の時間変化。赤色の曲線は、測定結果と最もよく一致する11年周期の歳差運動のモデルを表す。
    (クレジット:Cui et al. (2023))
    https://www.nao.ac.jp/news/science/2023/20230928-eavn.html
    自転する巨大ブラックホールの周りで歳差運動する円盤とジェットの想像図。ブラックホールの自転軸は図の上下方向で動かない。ブラックホールの自転軸に対して円盤の回転軸が傾いていると、一般相対性理論の効果によってジェットの歳差運動が生じる。
    (クレジット:Cui et al. (2023), Intouchable Lab@Openverse and Zhejiang Lab)
    https://www.nao.ac.jp/news/science/2023/20230928-eavn.html