ブラックホールの秘密：NASAの新しいX線ミッションであるNuSTARに会いましょう

新しい宇宙望遠鏡は、ブラックホールとその周りの物体に対するブラックホールの力を調べます。

NuStar望遠鏡（NASA）のアーティストによるレンダリング。

NASAはわずか1時間で、新しい宇宙船NuSTARを地球の軌道に打ち上げます。 NuSTARは、赤道上の軌道にある止まり木から、高エネルギーX線に関するデータを収集し、ブラックホールの物理学とそれらが周囲の空間に与える影響をよりよく理解するのに役立ちます。最初の画像は、ケニアのマリンディにある宇宙センターを経由して、わずか10日で地球に降り注ぐはずです。

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昨日、私はミッションの主任研究員であるフィオナ・ハリソンに、NuSTARが達成することを望んでいること、そして10年以上の作業の成果物を宇宙に送り出すことの最前線にいると感じていることについて話しました。

ミッションの起源と、ブラックホールに最初に興味を持ったきっかけについて教えてください。

ハリソン： 大学院に入るまでは、天体物理学者になることを本当に考えていませんでした。私はバークレー校の物理学の大学院に通い、電子機器などの材料を開発している固体物理学のような非常に実用的なことをやろうと考え始めました。私は研究を始めました、そしてそれはちょうど私を捕らえませんでした。

当時、バークレー校には、現在ヨーロッパの衛星に搭載されているブラックホールを研究するための機器を製作している教員がいましたが、それについての何かがとても興味深かったです。私は宇宙のこれらのエキゾチックで興味深い現象を理解するという考え全体に夢中になりました。私の論文では、気球実験用のX線望遠鏡を作成し、感度（作成できる画像の鮮明さ、調査できるオブジェクトの種類）が実際には制限されていることに気付きました。

私はカリフォルニア工科大学に行き、人々のチームと協力して、新しい種類の焦点を合わせる高エネルギー望遠鏡を開発し始めました。これは、はるかに深く、宇宙のより良い画像を作成できる望遠鏡です。

その仕事はいつNuSTARミッションに進化しましたか？

ハリソン： 私たちは約15年前から技術を開発しましたが、宇宙ミッションとしてNuSTARの開発を本格的に開始したのは、6年前のことでした。

これがNASAのチャンドラ宇宙望遠鏡や私たちが宇宙でX線を研究した他の方法とどのように比較されるかについて話していただけますか？

ハリソン： もちろん。 X線スペクトルを低エネルギーX線と高エネルギーX線に分割すると考えると、チャンドラ天文台やその他の高感度望遠鏡は次のようになります。 ESAのXMN-ニュートン、彼らは低エネルギーX線で宇宙を観察しました。 NuSTARは、高エネルギーX線帯で高感度の画像を作成する最初の望遠鏡になる予定です。高エネルギーX線は、医師や歯科医が皮膚を透過して歯や骨を画像化するために使用するものです。彼らは非常に浸透しています。それらは[宇宙の]たくさんのほこりやガスを通り抜けることができます。そのため、低エネルギーのX線波長または光学（可視）光で視界から隠されているオブジェクトを見ることができます。また、粒子が光速に非常に近く加速されている領域、非常に高温の領域、ブラックホールに非常に近い領域を研究することができます。したがって、これらはすべて、高エネルギーX線バンドで独自に研究されています。

私が本当にワクワクしていることの1つは、チャンドラとXMN-Newtonと提携し、同じオブジェクトを同時に見ることで、X線スペクトル全体をカバーし、他の方法ではアクセスできなかった情報を取得できることです。望遠鏡1つだけで。

NuSTARのミッションデータは、NASAのチャンドラのような宇宙望遠鏡から私たちが持っている宇宙のブラックホールや他のX線源の写真を埋めます。（NASA）

あなたが見るのを楽しみにしている宇宙の領域、または特定のオブジェクトのいくつかとその理由は何ですか？

ハリソン： 私にとって、ブラックホールやその他のコンパクトオブジェクトと呼ばれるものの研究は最もエキサイティングです。ブラックホール自体は発光しません。事象の地平線内から光が逃げることはできません。しかし、ブラックホールは孤立して生きているわけではありません。それらは塵とガスがあり、重力が塵とガスを引き付ける銀河に住んでいます。それらがブラックホールに落ちるとき、それが非常に熱くなるまで摩擦がそれらを加熱します。ブラックホールの近くの最も内側の領域（事象の地平線のほんの数倍のサイズ）は、高エネルギーX線バンドで非常に強く放射します。これらの領域では、粒子は光速に非常に近い速度で加速されます。

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私が本当にワクワクしていることの1つは、XMN-Newtonと提携し、ブラックホールの周りのこれらの内部領域を調べることで、原子が永久に消えて黒人に食べられる直前の原子の軌道を実際に追跡できることです。穴を開けて、時空のゆがみによって、強い重力によってそれらの軌道がどのようにひどく歪められるかを見てください。したがって、通常、材料が落ちると、ディスクに編成されます。ディスクは、パンケーキのように見えるのではなく、すべて折りたたまれており、これらの軌道はひどく歪んでいるように見えます。これを見ることで、例えば、ブラックホールがどれだけ速く回転しているかを測定することができます。

もう一つのことは、ブラックホールはエキゾチックで珍しいものだと思っていたのですが、今ではすべての巨大な銀河の中心に巨大なブラックホールがあることがわかりました。したがって、これらのブラックホールは、かつては宇宙がどのようにまとめられるかを決定する上で興味深いが重要ではないと考えられていましたが、銀河に非常に多くのエネルギーを送り出すため、銀河や星の形成方法に影響を与えることがわかりました。

そして、あなたにとって特に興味深いブラックホールはありますか？

ハリソン： 残念ながら、あまり魅力的な名前はありませんが、私が楽しみにしている1つのシステムには、MCG6-30-15というセクシーな名前が付いています。それは非常に速く回転していると仮定されています。そして、それが真実であることを示すデータを得ることができれば、これらの巨大なブラックホールがどのように成長するかについて何かを教えてくれるでしょう。

発売前夜はどうですか？ローンチまでの準備はどのようなものでしたか？

ハリソン： さて、それはちょうど...打ち上げに至るまでの過去数週間、私はそれについてあまり考えないようにしました。さもなければ、あなたはただ心配して夜に目を覚ましているからです。それは、子供を初めて学校や大学に送るようなものです。しかし、それは信じられないほどです。そんな感じはありません。私たちはとても一生懸命働いて、チームはとても一生懸命働いて、とても素晴らしい仕事をしました。そして、それは現実になりつつあります。これらの素晴らしい画像を取得して、宇宙にこの新しいウィンドウを開きます。すごい。