ブラックホールへ落ちていく瞬間が観測されたようです。
イギリスのオックスフォード大学で行われた研究により、これまで検知するのが困難だった「ブラックホールの滝」部分をはじめて捉えることに成功しました。
「ブラックホールの滝」部分では、物体がほぼ光速に近い速度でブラックホールに急降下していくことが知られており、その先には光すら抜け出せない「事象の地平面」が待ち受けています。
「ブラックホールの滝」部分はアインシュタインの一般相対性理論により存在することが予測されていましたが、これまで観測の困難さから謎に包まれており、理論モデルからもその存在が無視されていました。
研究内容の詳細は2024年5月16日に『Monthly Notices of the Royal Astronomical Society』にて公開されました。
降着円盤を流れる物体の行きつく先は「滝」だった
ブラックホールはその強力な重力によって、光すら脱出させずに飲み込んでしまうことができます。
光には質量がないため、重力に引き込まれる謂れはないように思えますが、ブラックホールは時空そのものを内部に向けて急降下させてており、ある意味、時空そのものを圧縮し吸い込むような構造になっています。
光は時空間の内部を進むため、時空間が引き込まれるブラックホールでは、内部にある光も一緒に引き込まれてしまうのです。
しかしブラックホールに近づく物体はなんでも即座に飲み込まれてしまうわけではありません。
太陽も十分巨大な重力源ですが、地球を含め惑星はその周りをぐるぐる回るだけで、太陽へ落ちてしまうことはありません。
通常宇宙にある物体は、重力源の近くを高速で周回することにより、飲み込みに抵抗することができます。
ニュートン力学的に考えれば、惑星は高速で周ることで太陽の重力に対抗する遠心力を生み出していると言えるでしょう。
巨大な重力源であるブラックホールの周りの物体も同様であり、ブラックホールに近い物体ほど周回速度は速くなっていきます。
そのためブラックホールの周辺には降着円盤と呼ばれる円盤状の構造が出現します。
この部分にある物体は高温のイオン化したガスやプラズマがほとんどであり、互いにぶつかり合うことで摩擦を起こし数百万℃に達することも知られています。
また高温のガスやプラズマが一時的に冷えると、そのぶんのエネルギーが電磁波（光）として周囲に放出されるため、降着円盤は強力な電磁波の発信源ともなっています。
（※降着円盤のある部分ではまだ光が重力に勝つことができるため、光は外部に向けて飛び去ることができます）
過去にブラックホールを撮影したとする画像が公開されましたが、実はこの円形の模様は降着円盤から発せられる電磁波を撮影したものとなります。
しかし降着円盤にいつまでも留まっていられるわけではありません。
降着円盤から発せられる電磁波のエネルギーは、もともとは周回するための運動エネルギーから変換されたものも含まれています。
そのため降着円盤にある物体は徐々に内側に引き込まれていき、やがて「安定した円軌道の最内端（ISCO）」と呼ばれる実質上、最後の抵抗ラインに達します。
この軌道よりも内側に引き込まれてしまうと、もはや安定な軌道を維持できず、最終的にブラックホールに飲み込まれてしまいます。
アインシュタインの理論でも、「安定した円軌道の最内端（ISCO）」よりも内側に引き込まれてしまった物体は、どこかの地点でブラックホールに向けて「急降下」していくとされています。
研究者たちはこの地点を「川を流れていた水が突然急降下する滝のような場所」と表現しています。
（※より専門的には、この部分はエルゴスフィアと呼ばれています）
実際「ブラックホールの滝」の位置に達した物体はほぼ光速で飲み込まれていきます。
しかし既存の研究では「安定した円軌道の最内端（ISCO）」から内側に引き込まれてしまった物体が、ブラックホールの滝で落ちていく様子を捉えるのは困難でした。
