ブラックホールの滝を観測する
なぜブラックホールの滝を捉えるのが困難なのか？
主な理由は放出される電磁波（光）の弱さにあります。
「安定した円軌道の最内端（ISCO）」や「ブラックホールの滝」から発せられる電磁波（光）は降着円盤の他の部分とくらべると比較的少ないため、遠い地球からは十分なデータが得られなかったからです。
しかし理論上2つの手段がありました。
1つは少ない電磁波（光）でも、検知できる高精度な望遠鏡を用意することです。
2つ目は降着円盤そのものに大量の物体が流れ込めば、検知可能なレベルまで電磁波（光）が増加しているブラックホールを探すことです。
今回の研究では2つ目、すなわち今現在、大量の物体を吸い込んでいるブラックホールを探し出し、観察する方法がとられました。
対象となったのは「MAXI J1820+070」と呼ばれる比較的小型なブラックホールでした。
このブラックホールは近くの恒星から大量の物体を吸い込んでおり、降着円盤は分厚く、さらに高熱で大量の電磁波（光）を発しています。
つまり今現在お食事中のホットなブラックホールというわけです。
研究者はこのブラックホールに対して集中的な観測を行い、得られた電磁波（光）のデータを分析しました。
するとこのブラックホールから得られた電磁波（光）は、通常の回転しているだけの降着円盤から得られるはずがない、余計な電磁波（光）が含まれていると判明。
そこで研究者たちは、この余計な電磁波（光）がどこからやってきたかを、シミュレーションなどを参考にして調べてみました。
すると驚くべきことに、余計な部分の電磁波（光）は「ブラックホールの滝」部分から発せられている場合に、最も一致していることが発見されました。
先に述べたように「ブラックホールの滝」部分は物体が最後の抵抗ライン「安定した円軌道の最内端（ISCO）」から内側に引き込まれ、ブラックホールに向けて真っ逆さまに落ちていく領域です。
このような滝部分では物体は回転しながら、ほぼ光速に近い速度で落下していくため、発せられる電磁波（光）の多くもブラックホールに吸収されたり、強い重力のせいで波長が引き延ばされて電磁波（光）としてのエネルギーを弱められてしまします。
しかし大量の物体を飲み込んでいる最中には、滝部分から発せられる電磁波（光）の絶対量も増えるため、検出も可能になったのです。
（※飲み込まれる速度は光速に近いものの、依然として光速を超えていないため、そこから発せられる電磁波（光）はブラックホールの外側へ飛び出ることができます）
研究者たちは「新たに発見された「ブラックホールの滝」は、降着円盤に対する理解を一新する」と述べています。
これまでのブラックホールに対する観測や分析は、ブラックホールの滝の存在を無視して行われてきたからです。
また現在開発中のブラックホールを撮影することを目的にしている「アフリカミリ波望遠鏡」を使えば、降着円盤だけの画像ではなく、滝部分を含むブラックホールのよりドラマチックな映像を得られると期待されています。
近い将来、より鮮明なブラックホールの姿が新聞の紙面を賑わせることになるでしょう。
参考文献
First proof that “plunging regions” exist around black holes in space
元論文
Continuum emission from within the plunging region of black hole discs
ライター
川勝康弘: ナゾロジー副編集長。 大学で研究生活を送ること10年と少し。 小説家としての活動履歴あり。 専門は生物学ですが、量子力学・社会学・医学・薬学なども担当します。 日々の記事作成は可能な限り、一次資料たる論文を元にするよう心がけています。 夢は最新科学をまとめて小学生用に本にすること。
編集者
海沼 賢: ナゾロジーのディレクションを担当。大学では電気電子工学、大学院では知識科学を専攻。科学進歩と共に分断されがちな分野間交流の場、一般の人々が科学知識とふれあう場の創出を目指しています。
