Event Horizon Telescope
に関する成果発表
森山 小太郎 ゲーテ大学フランクフルト
小藤 由太郎 東京大学/国立天文台
小山 翔子
新潟大学/台湾中央研究院

Event Horizon Telescope, EHTとは世界の80機関、300名以上の研究者からなる国際共同研究プロジェクト

地球サイズの仮想的な望遠鏡をつかい、ブラックホールごく近傍の世界を見る

2019年12月のプロジェクト会議での全体写真（米国ハワイ州ヒロ）

13の理事機関
EHT成果発表 2022年5月12日

史上初のブラックホール撮影
楕円銀河M87の中心の巨大ブラックホール
ブラックホールシャドウの大きさ: 約1億分の1度 (地球から見た月の上のドーナツサイズ）

EHT成果発表 2022年5月12日

いて座A* (エースター)
背景天の川銀河の中心の巨大ブラックホール候補天体
2020年のノーベル物理学賞と関連する天体
期待されるシャドウの見かけの大きさは、M87と同程度

今回公開する結果

2017年4月7日の観測結果

EHT成果発表 2022年5月12日

天の川銀河中心の巨大ブラックホール いて座A*天の川銀河中心の巨大ブラックホール いて座A*

M87に対するいて座A*の大きさ© EHT collaboration
EHT成果発表 2022年5月12日

いて座A* 画像化の課題 : 時間変化
約10時間の観測時間の間も、数分で激しく変化する→ 時間平均された画像の推定法の開発

理論シミュレーション

時間平均された画像

EHT Collaboration

EHT成果発表 2022年5月12日

天の川銀河中心の巨大ブラックホール いて座A*

本成果の科学的意義

EHT成果発表 2022年5月12日

Credit : ESO/L. Calçada, N. Risinger (skysurvey.org), DSS, VISTA, VVV Survey/D. Minniti DSS, Nogueras2022年5月12日
Lara et al., Schoedel, NACO, GRAVITY Collaboration,EHT成果発表
EHT Collaboration (Music:Azul Cobalto)天の川銀河の中心ブラックホールの存在を証明• 天の川銀河の中心に巨大ブラックホールが存在する初の視覚的かつ直接的な証拠- ブラックホールの画像としてはM87に続き2例目• シャドウの大きさは一般相対性理論の予言と一致

いて座A*

天の川銀河の想像図

太陽系
Credit: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (SSC/Caltech)©EHT collaboration

EHT成果発表 2022年5月12日

2020年のノーベル物理学賞との関連• 周囲の星の運動から「天の川銀河の中心に”巨大質量のコンパクト天体”を発見した」→ 本日の成果によって巨大ブラックホールであることを初めて視覚的に直接証明© Nobel Prize Outreach. Photo: Bernhard Ludewig

ラインハルト・ゲンツェル博士© Nobel Prize Outreach. Photo:
Annette Buhl

アンドレア・ゲズ博士

Credit:ESO/L. Calçada/spaceengine.org

EHT成果発表 2022年5月12日

いて座A* vs M87 : ブラックホール• 質量が違う• どちらもリング状

いて座A*M87の巨大ブラックホール

質量

太陽の約400万倍
最軽量

太陽の約65億倍最大級距離約2万7000光年

5500万光年ü ブラックホール近傍の画像は周りの環境に依らずにブラックホールの強い重力によって決まる

EHT collaboration

Credit: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (SSC/Caltech)©EHT collaboration
EHT成果発表 2022年5月12日

いて座A* vs M87 : 銀河の活動性• 異なる銀河のブラックホール→ ブラックホールや銀河の多様性

天の川銀河の想像図

いて座A*

M87の巨大ブラックホール

銀河の種類

棒渦巻銀河

楕円銀河

銀河中心の活動性

非常に弱いジェットを持つ

M87

ジェット
Credit:NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (SSC/Caltech)

Credit:NASA, ESA and the Hubble Heritage Team(STScI)

Credit: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (SSC/Caltech)

EHT collaboration©EHT collaboration
EHT成果発表 2022年5月12日

次なる目標・EHTの今後

EHT成果発表 2022年5月12日

いて座A*研究の新しい時代の幕開け• 動画として時間変動を捉える• 明るさの時間変動を説明する理論モデルの構築• ジェットの存在の検証• 重力理論の検証
Credit: EHTC, EAVN

理論シミュレーション

Credit: A. Joshi / UIUC
EHT成果発表 2022年5月12日

EHTの今後• より高画質・高解像度な撮影へ• ネットワークの拡張• 2018~ グリーンランド• 2021~ フランス, アメリカ
• 広帯域化（帯域幅2倍）• 更に短い波長(0.87 mm)での観測• 視力1.5倍
Credit: ASIAA• 静止画から動画へ

グリーンランド望遠鏡
EHT成果発表 2022年5月12日

日本の貢献について

EHT成果発表 2022年5月12日

概要と日本の貢献• 出版論文：6編の主論文＋4編の公認論文（アストロフィジカルジャーナルレターズ）• 論文著者数：EHTメンバー＋EHT外研究者計300名超• 日本国内機関所属のEHTメンバー 13名• 米国・ドイツ・台湾・中国で活躍中のEHTメンバー 8名• 日本国内のEHT外研究者 5名• 日本が貢献した主要分野(1) 望遠鏡と観測運用、装置開発(2) データ較正・画像化・画像解析(3) 東アジアVLBIによる多波長準同時観測(4) 理論・シミュレーションとの比較(5) プロジェクト運営上の役割
EHT成果発表 2022年5月12日

日本の貢献(1) 望遠鏡と観測運用、装置開発
これらの局や観測司令部でEHTの観測運用へ貢献
担当者：秋山、小山友、本間、秦、松下、水野いCredit:ESO/C. Malin

アルマ望遠鏡（チリ）
国際協力で建設・運用（標高5000m）

Credit: W. Montgomerie

JCMT（ハワイ）
東アジア天文台として日中韓台共同運用
アルマ望遠鏡をEHTに参加可能にするための国際共同開発・ALMA Phase-up Project (APP)において、データを光ファイバーで送る伝送装置を開発
担当者：秋山、小山友、本間©国立天文台中間山麓施設（標高2900m）

以下、赤字：出席者、下線：取材適任者
EHT成果発表 2022年5月12日日本の貢献(2) 画像化・画像解析• 日本独自の画像化手法を開発・改良• 今回の画像処理に採用された４つの画像化手法のうちの一つ• 従来法・米国提案手法・日本提案手法・カナダ提案手法• 従来法とカナダ提案手法の画像化にも貢献• 作成された画像の評価・情報抽出を主導• 最終画像の作成

担当者：秋山、浅田、池田、沖野、崔、小藤、小山翔、笹田、田崎、
永井、本間、森山©EHT Collaboration

いて座A* 最終画像
EHT成果発表 2022年5月12日

日本の貢献(3) 東アジアVLBI観測網による多波長観測
EHT 波長1.3mm

EAVN 波長 7mm

0.4天文単位

40天文単位東アジアVLBI観測網 :EAVN

Cho et al.
©EHT Collaboration

Credit: EAVN

Credit: EAVN

担当者：秋山、浅田、川島、• 日本・韓国・中国から計10局参加
紀、崔、小山翔、笹田、田崎、 • 2017年4月に合計4日2波長観測（EHT観測前中後）中村、秦、水野陽、森山• いて座A*の手前にあるガスの影響を評価し、本来の姿を得ることに貢献
EHT成果発表 2022年5月12日

日本の貢献(4)理論・シミュレーションとの比較理論から予測されるいて座A*の時間変化(傾き 30度)

Credit: A. Joshi / UIUC

傾きが変化する様子

Credit: V. Dhruv / UIUC

• 独自の理論研究、計算コード開発、数値シミュレーション研究、観測家との連携研究を蓄積• その知見、シミュレーションデータを提供しつつ、EHT理論班がまとめた論文に貢献
担当者：川島、紀、中村、水野陽、森山
EHT成果発表 2022年5月12日

日本の貢献(5) EHTプロジェクトの主要役割• Board (理事会) 本間、松下• Science Council (科学諮問委員会) 浅田、小山翔、秦• Junior Scientist Council (若手科学者委員会) 崔、森山
• WG Coordinator (作業班とりまとめ) 秋山、秦、水野陽• Paper Coordinator (論文とりまとめ) 秋山• Publication Comittee (出版委員会) 池田
グリーンランド望遠鏡• Outreach Comittee (広報委員会) 田崎
Credit: ASIAA• Speakers Bureau (講演委員会) 秋山• Ombuds Panel (オンブズ委員会) 浅田
台湾所属の研究者らがグリーンランド望遠鏡を建設
2018年からEHTの観測に参加
浅田、井上、小山翔、中村、松下
EHT成果発表 2022年5月12日

まとめ• EHTの2017年4月の観測から、天の川銀河中心の巨大ブラックホール・いて座A*の撮影に成功した。
• リングの直径は一般相対性理論の予言と一致。
• 天の川銀河の中心にも巨大ブラックホールが存在することを初めて決定付ける視覚的かつ直接的証拠を得た。
©EHT collaboration

今回のいて座A*の成果は、一般相対性理論のさらなる検証や、私たちが住む天の川銀河の理解へ向けた大きな一歩である。

EHT成果発表 2022年5月12日

謝辞• 今回の成果をともに達成することができた、EHTに関わる全ての共同研究者・関係者に感謝申し上げます。

• この活動を支援していただいた各研究機関、研究助成団体の皆様に感謝申し上げます。

• そして、EHTプロジェクトを応援してくれた全ての方々に、心より感謝申し上げます。

EHT成果発表 2022年5月12日