ＳＦ作家の型破りな想像力も
ブラックホールには かなわない
その天体は 非常に強い重力を持ち
全てを飲み込んでしまう
もし境界線を越えたら
後戻りはできない
2017年１月 メキシコ セルダン
あの２つの山を見ると いつも胸が高鳴るよ
数時間で 頂上に登れそうに見える
でも実際はかなり標高が高い
小さい頃は 全く天体に興味がなかった
でもブラックホールは違った
“宇宙には 面白い物がある”と
子供ながらに思った
イベント･ホライズン･(ＥＨＴ) テレスコープは
国際協力チームが開発した 望遠鏡だ
圧倒的な感度と解像度で
ブラックホールの周辺を 観察する
史上初の試みだ
僕たちが追い求めている物は
形がないかもしれない
でも絶対に見つけてみせる
標高5000メートルにもなると 空気が澄んでる
より鮮明に 宇宙を観測するには
標高の高さが重要だ
チームが目指すゴールは 非常に明確だ
“ブラックホールの 写真を撮ること”
大型ミリ波望遠鏡(ＬＭＴ) 標高約４６００メートル
昨日の午前の時点では
フロントエンドのシステムは 問題なく動いた
ＬＭＴには１月に来た
いわば予行演習をするためだ
問題点を洗い出す
ガンの交換時に 電源が切れたから
解決策を考えてる
今日中にガンを復旧したい
でも前のガンに戻したら
ＥＨＴとの互換性がある
観測は１月と４月に実施する
４月に世界中の 電波望遠鏡を結合させて
シェップ･ドールマン ＥＨＴプロジェクト代表
ブラックホールの撮影に 挑戦するんだ
完璧な状態で本番に臨みたい
まずはガンを復旧して 232,1ギガヘルツを出すこと
できない場合はどうする？
代替案は…
望遠鏡が大きいほど より小さな天体が観測できる
遠く離れた天体の 観測は難しい
ゴパール･ナラヤン 電波天文学者
楕円(だえん)銀河Ｍ87の ブラックホールだと
ゴパール･ナラヤン 電波天文学者
地球サイズの望遠鏡が必要だ
それを作るのは不可能なので 別の方法を考えた
世界中にある望遠鏡を使い
一斉に ブラックホールに向ける
例えて言うなら 大きな鏡をハンマーで割って
破片を世界中に 配置するような感じだ
破片に映った画像を １ヵ所に集め
再び１つの鏡に組み立て直す
それがＥＨＴの仕組みだ
全ての拠点で 正確な作業が求められる
損傷してる
輸送中に？
もし煙が出たら故障してる
まだテストが必要だ
明日は実際の観測をする
今回参加するのは南極 スペイン チリ
そしてここＬＭＴ
時間がない
「ミッション: インポッシブル」だね
２０１７年１月27日 テスト観測当日
望遠鏡が見えなくなってる
あまり良くない
何なんだ？
何が起きてる？
天候だね
冗談だろ？
16時間前は問題なかった
それが直前でこれか
最悪だ
こんな天候じゃ観測できない
開始時間は…
今から40分後
いや 35分後だ
このままだと気温が下がって 凍結の心配も出てくる
あり得るね
そうなるのを心配してた
各自 好きな方法で 願掛けをして
乗り切ろう
別室でレベルの設定を
出力レベルを 少し調整してくる
ちゃんと分かってる？
あと14分15秒で開始だ
分かってるよ
大変だ
65-73と言った？
左回り円偏光を高く？
あと１分
さあいくぞ 落ち着いて
準備はできた
４ ３ ２ １…０！
発射！
大変だ
ブラックホールとは？
とても奥が深く
そこで起きている現象を 全て理解するのは難しい
研究に一生を 捧げる人もいます
ブラックホールは
重力が極限まで 強くなった天体です
ラメシュ･ナラヤン 計算宇宙物理学者
元の物質が圧縮され
一点に集中するのです
そこは “事象の地平面”と呼ばれ
面白いことに 一方通行になっています
外から内部へは行けても 一度入ると出られません
ブラックホールの引力は とても強い
リディア･パットン 科学哲学者
近付いた物は 全て飲み込まれてしまいます
地平面で消えた物質は 永遠に戻らず
行き着く先は分かりません
確認する方法もありません
消えたかどうかすら 分からないのです
ブラックホールの原理は 解明されていません
空間と時間における 宇宙の渦のような領域です
ブラックホールの中より 暗い場所はありません
ジャナ･レヴィン 宇宙論学者
光がないのです
しかし どんな天体よりも
人々の興味に 火をつけているでしょう
ブラックホールには
どこか不思議な魅力が あります
聞こえるかな？
“事実は小説より奇なり”と 言うけれど
ブラックホールより 奇妙な物はないだろう
僕の共同研究者は
ケンブリッジ大の マルコム･ペリー
ハーバード大の アンディ･ストロミンガーだ
ブラックホールに 入った物質の情報が
戻ってくることを 説明しようとしている
こちらにご注目
初対面は1982年
僕たちは数多くのテーマで 意見が一致していた
でも近年 あるテーマで 議論を交わしている
今年で３年になるか
全くもって 新しいレベルの研究だ
他と違う
そうだね
その日は天気が良く 暖かかった
４月のイギリスでは珍い
マルコム･ペリー 理論物理学者
外で勉強会をした
グレート･ ブランプトン･ハウス
この10年スティーヴンは ここで勉強会を開いてる
僕はある考えを持っていた
事象の境界面の構造や
アンディ･ ストロミンガー 理論物理学者
情報の保存方法についてね
話を聞いて思った
アンディが説明する現象は 十分にあり得る
スティーヴンはすぐに反応し
“この考えこそ 欠けていたピースだ”と
彼は自分自身が 1975年に発表した理論を
解明しようと 必死になっている
“情報パラドックス”だ
“ブラックホールが情報を 消滅させる”と主張する
科学的にはあり得ないから “パラドックス”なんだ
この理論が正しければ 物理法則の崩壊を意味する
だから必死なんです
情報が消失するとしたら 物理の根幹が揺るがされる
サーシャ･ハコ 理論物理学者
情報が消失するとしたら 物理の根幹が揺るがされる
理論のどこかに 間違いがあるはず
ブラックホールの外からでは 内部の様子は分からない
外からの観察で 推測できるのは
質量 電荷 回転です
どんなブラックホールでも 同じです
つまり ブラックホールの内部は
未知なる情報の宝庫 だと言える
研究者たちが 頭を悩ませていると
ホーキング放射が 発見されました
物質が放出される現象です
事の発端はこの理論でした
〝ブラックホールによる 素粒子の生成 Ｓ･ホーキング〞
ブラックホールは 粒子を放出していて
質量が失われ 次第に消えるというのです
ブラックホールを 形成するのは
同じ質量分の ゾウかもしれません
ローラ･リューチェ 科学哲学者
蒸発した後に残されるのは 同じ物質なのです
放射により量子情報は 失われると考えられる
放出される粒子は 完全にランダムだ
元々 何であったかは 関係ない
ブラックホールから 何でも放出されることになる
ピアノやトロンボーン
存在する物 全てだ
宇宙の基本的な性質は
無秩序だということに
宇宙を支配する物理法則は 存在しない
物理学者にとって 悪夢のような説だ
宇宙に関する情報の大半は
何らかの法則を使って 推測できると考えられていた
理論をもとに あらゆる事象を予測し
ジェームス･ ウェザーロール 科学哲学者
それを実証するため 実験や観察を行う
物理法則を使って 初期の宇宙を理解し
“こうだったはず”と 推測するんだ
その方法が否定されたら？
僕たちの知識は限定的になる
世界を知るすべが なくなるんだ
ブラックホールの存在で 揺るがされる理論なら
しょせん その程度だということだ
もし情報が失われるとしたら
人類の歴史も 信憑(しんぴょう)性が薄くなる
歴史の本や人々の記憶は ただの幻想なのだ
過去が今の私たちを 定義している
“過去の消失”は “自己の消失”だ
“国際理論科学研究センター(ＩＣＴＳ) 基礎研究 2015年６月20日”
ＩＣＴＳの卒業生なので
情報パラドックスについては ずっと考えてきた
24時間365日だ
朝起きてコーヒーを入れ ノートを開く
歯を磨きながら考えを巡らせ
夢にまで見る
この理論は 現代の物理学において
最も面白い問題だと思う
面白すぎる
考察に集中するため 妻と離婚までした
2016年４月20日
ホーキングが 理論を発表して40年
黒板を消してる間に…
情報パラドックスを 否定するため
何千何万という論文が 書かれた
しかし どの説も 広く支持されることはなく
必ず何かしらの 問題点があった
この式を 詳細まで書き出してみる
マルコムが書く間に説明する
僕たちが初めに 取りかかったのは…
スティーヴンとマルコムと僕 ３人でメカニズムを発見した
情報パラドックスの問題を 解決できるかもしれない
わくわくするね
まだ始まりにすぎない
現在 精力的に研究している
中心は…
スーパーローテーションは？
スーパーローテーション について言うと…
物理学は真実を見つけること
森羅万象のね
全ての解明は難しい
情報の保存が…
でも可能なものもある
情報パラドックスは 何としても解明したい
スーパーローテーションが 省略される
よし
これは消そう
百聞は一見にしかず
視覚で得られる情報は とても確実だ
どうしても 実物を見る必要がある
ブラックホールの存在を 10年前から信じてるが
ハイノ･ファルケ ＥＨＴ学術会議 会長
何としても この目で見たいんだ
ブラックホールの姿は まだ誰も見たことがない
ディミトリオス･ サルティス ＥＨＴ 科学者
その領域では 光さえも抜け出せない
ＥＨＴを使って 地平面が見えるまで拡大し
ブラックホールの影を 捉えたい
ＥＨＴは何十年にも及ぶ 研究の集大成だ
ブラックホールの撮影が 可能だと判明し
研究に力が入った
ＡＰＥＸ チリ
何年もかけて 複数の拠点を訪ね
ＬＭＴ メキシコ
この研究に参加する価値を 説明した
ＩＲＡＭ望遠鏡 スペイン
サブミリ波干渉計 ハワイ
全ての拠点に
非常に高価で 特別な設備を用意する
ジェームズ･クラーク･ マクスウェル望遠鏡 ハワイ
厳しい環境の場所にね
アルマ望遠鏡 チリ
南極点望遠鏡 南極
まさに今から
ブラックホール撮影のため 観測を開始する
ＥＨＴ観測開始 ２０１７年４月４日
まだ不安は残るけど
現地の判断は“実施”
南極点は天候は良好だが 照準に問題がある
照準に問題あり
サブミリ波望遠鏡は 準備万端だ
風はあるが問題ないだろう
夜間の見通しも良好？
ああ
地球上の複数の拠点に 望遠鏡を配置し
ファーヤル･オゼル ＥＨＴ学術会議 会員
記録データを集めます
後に全てのデータを合体させ
１つの観測画像を 完成させます
ＥＨＴは地球上８ヵ所にある 望遠鏡の集合体なのです
観測局の場所は 南極 アリゾナ ハワイ チリ
まさに 地球サイズの望遠鏡です
ピコペレタの天候は？
予報では良好よ
カメラを切り替える
ＬＭＴの水蒸気画像を 確認したい
拠点が１ヵ所なら
そこの天候次第で 観測を実施できる
今回は全ての拠点で 条件がそろう必要がある
開始時間までに この雲は通過する
でも他の雲がかかるかも
動きが速い
ＳＭＴの条件は悪くなるのか
不安材料は？
ＬＭＴとＳＭＴだけ？
最終的には 南極点の状況で判断する
情報は限られてるけどね
ＬＭＴのメーザーの状態は？
少し心配だ 十分なテストができてない
不具合が出るかも
開始まで あと１時間半
中止する？
僕は今夜やるべきだと思う
天候の条件は悪くないし
技術的な課題はあるが
いつ観測しても 不確定要素は残る
運が良ければ Ｍ84のいい写真が撮れるはず
やると決めたらやろう
決定だ 実施の連絡をする
ディミトリオスの ゴーサインね
いい夜になりますように
それから世界中の拠点で
一斉に望遠鏡が始動した
ブラックホールの光子の 撮影を試みる
ブラックホールの影の 見かけの大きさは
質量と距離で決まります
天の川銀河の中心にある いて座Ａ*は
最も大きい 角直径を持ちます
次いでＭ87です
Ｍ87の方が 約1000倍大きいですが
地球からの距離も 1000倍遠いのです
結果的に２つは 同じ大きさに見えます
観測開始３日目の夜
ここ本拠地は 24時間365日無休だ
常に緊急事態の連絡が入る
レコーダーや レシーバーの故障とかね
暇になりたい
何も問題が起きず 順調に進んでほしい
リア･メデイロス ＥＨＴ 宇宙物理学者
でも念のため待機はしてる
ＥＨＴを使用して ３日間の観測が終了した
これは史上初だ
３夜連続で観測が実施できた
幸いにも天候に恵まれた
３日３晩 休まず働いたから みんな疲れ切ってる
標高の高い場所で 集中力のいる作業をする
トラブルの対処で ストレスも多い
メンバーは 限界まで頑張ってる
ＥＨＴ観測５日目 最終日
いて座Ａ*最終スキャン開始
ついにこれが 最後のスキャンだ
2017年のいて座Ａ*観測は これで終わり
どこか 遠い虹のかなた
青い鳥が飛んでいる場所
あれは君が書いた？
そこは 夢に見たことが
きっと叶う場所
〝チームのみんなへ〞
〝すばらしい仕事ぶりに 感謝してる〞
星に願いをかけるんだ
〝次に会った時は １杯おごらせてくれ〞
ある日 目を覚ましたら
雲１つない空の下に いることを
この曲は 長年の夢を叶えることの
すばらしさを よく表してると思う
何年越し？
分からないけど 20年くらいかな
この後 各観測局で 記録データを持ち出す
もちろん すごく慎重にね
本拠地に輸送するんだ
これで終わり？
全行程を終えた？
終了だ お疲れ様
ブラックホールのスキャン
全スケジュール プロジェクトが終了だ
ＥＨＴを使用する 今年の観測が
ひとまず終わった
ＥＨＴプロジェクトで 大変なのは
全てのデータを統合するまで 成功したか分からないこと
画像合成にも時間がかかる
それまでは緊張感が続く
不安を抱えて結果を待つんだ
５月 春 再生 ブラックホールの画像合成
忙しい夏になるぞ
地球から太陽までの距離： 1億4960万km
太陽系からいて座Ａ*まで： ２万5600光年
天の川銀河からＭ87まで： 5480万光年
科学哲学に 長年の謎があります
私たちが現在 興味を持っている対象が
実験的に 検出可能な物である場合
検出が不可能な物体は
どう解析すれば 良いでしょうか？
私がいつも魅力を感じるのは
プリヤムバダ･ ナタラジャン 計算宇宙物理学者
目に見えない不思議な物です
ブラックホールは とても魅力的です
しかし方程式で表すには あまりにも複雑です
何かを深く理解するためには
単なる計算だけでは 不可能です
コンピューターでの シミュレーションが必要です
ブラックホールの周囲には 降着円盤があります
混沌とした状態です
イオン化ガスや磁場が 勢いよく回っています
ガスは高温になり発光します
とても複雑な構造で 手描きでは表現できません
コンピューターの シミュレーションのおかげで
見えないものを 可視化できます
2017年９月10日
ブリンソップ･コート イギリス
きっとアンディだ
ほぼいいニュースがある
何？
確定じゃない
一部欠けてる部分がある
心配しなければ大丈夫
じゃあ問題ない
スティーヴンと彼の友人は
年に１回 集会をやる
みんなで意見交換をしたり
ハイキングに行ったりする
彼も着いてる
スティーヴンが？
廊下を真っすぐ行って
スティーヴンとサーシャ マルコムと僕は
情報パラドックスに 抜け道を見つけた
抜け道と言うより 大きな穴だね
中にある黒板を使おう
元々の説はこうだ
ブラックホールは 単なる宇宙の穴で
情報を保存できない
しかし実際は地平面で 情報が暗号化されている
つまり超並進と 超回転の自由度
“柔らかい髪”だ
円を描いて
“髪”はブラックホールの 地平面上に存在している
中に何かを投げ込むと
ブラックホールの髪型が こんな風に変わるんだ
ブラックホールに落ちた物の 記録があることを発見した
情報の一部は どこかへ転送されている
全容は分かっていない
今まさに それを解明しようとしてる
こうか
微分係数は２つだけ
了解
そうすれば消せる
髪の粒子が 情報を保存できるのか
確かめています
その項は関係ない
君も同意見？
ベッケンシュタインと
ホーキングが 70年代に確立した式がある
ブラックホールが 保存する情報量を
ギガバイト単位で 導き出す式だ
今まで誰一人として 成功していないが
柔らかい髪を使って 情報量を数える
そして式が正しいことを 証明するんだ
中心電荷が12Ｊになれば
情報は保存されることに なります
地平面から 情報を読み取れるのです
最初の３ヵ月の答えはゼロ
次の３ヵ月では無限
この数週間で マルコムが12を導き出して
それを疑ってます
現在の解は12
でも合っているかは 分かりません
最後の式を得るために 部分積分を使った？
そう思う
ゼータに２つの微分係数を 持つ項がない
微分係数を消すことが 目的だった
本当は消えてないかも
よし 分かった
もう少し 考えてみる必要がありそうだ
スティーヴンだ 助かった
やあ スティーヴン
彼に要約を頼むのはどう？
正しいと仮定してね
確認してもらう
常に疑わないと
チェックは必要よ
そうだ
ジェットコースターみたいだ 数分前までは興奮してた
中央の項が寸前まで 出かかっていたからね
面積則を求めるためには
そこが重要だ
でも項が不足していると 思い始めた
いい事が起きる予感
でもこれは難問だ
忘れてることがある
何？
Ｆプラスマイナスの項だ
それは気になってた
Ｆプラスマイナスが 打ち消すかも
僕たちが目指しているのは…
イプシロンの微分係数からは 何も生じないと思う
確認しよう
求めてる値がある
角量運動の12倍
それは…
または発散
決められた値を 導き出すのは難しい
もし成功したら…
こっちだ
ブラックホールは 情報を保存していると
証明することができる
どこかに道があった
情報パラドックス解決への 大きな１歩となる
マルコムが部分積分で これを導き出した
不正にね
でも３つの形式の 発散を使うと…
結果は同じだ
同じ方程式になる それに…
２つの球上にある キリングベクトルは？
３だ
無限数では？
６か
博士と働くのは楽しいですよ
口数は少ないけど 発言に重みがあります
国際的に定義された キリングベクトルは３つだ
博士が質問をする時は 内容を確認しているようで
実際はそうじゃないんです
少し違うアイデアや
博士の考えが加えられてる
唐突で混乱するけど 重要な考え方だと気付きます
僕たちはずっと
あなたの指示に 忠実に従ってる
“無限を忘れろ”と言ったね
僕はまず入念に準備をして 登る山を観察し
頂上への 最短ルートを探してた
でもスティーヴンは
“今すぐ登ろう”と
彼は大胆だ
あらゆる可能性を 想定することに
時間を割くのを好まない
いきなり核心に迫るんだ
微分同相写像は エントロピーを与える？
どの微分同相写像？
彼の質問は…
１人で解明するのは難しい
でも複数人なら 様々な視点が得られる
それぞれが自分のアイデアを 出し合うんだ
ｅのアイ･エヌ･ファイ乗で…
分かるかな？
そこから変わる？
僕は結論を出してから 過程を考える傾向にある
この方法は 間違いを引き起こしやすい
答えを先に決めてるからね
マルコムは僕と違うタイプ
最初から始めて 順を追って考える
この方法にも弱点がある
方向を間違えると 正解にたどり着けない
お互いを尊重してる
サーシャには とても助けられてる
彼女は マルコムの教え子だった
そこから驚くほどの 急成長をしてるよ
答えを見つけたと思ったら 失うことの繰り返し
また見失った
進む方向は正しい
でも道のりが恐ろしく複雑だ
あっちへ
ヘリを呼びたい
こっちに行ってみたい？
いや
2017年５月12日
マサチューセッツ工科大 ヘイスタック観測所 ＥＨＴデータ処理施設
チリの情勢の影響で 国際輸送が大変だった
これは重要なデータだ
縁起の悪い言葉は できれば聞きたくない
開封の道具を
届いたばかりのデータだ
チリからはるばる
レコーダー３ スロット２ セット２だ
すごい
ビンセント
チリから 冷凍輸送された光子だ
全ての望遠鏡データを 集めると
その情報量は膨大になります
望遠鏡に到達するまでの
全ての波形を 計測する必要がある
データを忠実に記録したら 波形を結合します
地球の反対側に配置された 望遠鏡と繋ぐのです
アルマ望遠鏡のデータを追加
残りは？
観測データは１日あたり 約１,５ペタバイト
１回の観測では 最も多いデータ量だろう
科学史上 １番だと言ってもいい
確認したい
これがアルマのデータ
ハードディスクのデータを スーパーコンピュータへ
マサチューセッツ工科大学 ヘイスタック観測所と
ドイツのマックスプランク 電波天文研究所にある
この２ヵ所で分担して 相関処理を行う
これが地球サイズの望遠鏡
まさに地球の地図だ
上から これはメキシコの観測データ
これもメキシコ これはアリゾナ
こっちはスペインだ
これはハワイ
南極がないと始められない
現在 閉鎖してる
空輸もストップ
10月になるまで データは冷凍状態だ
全てのデータが１つになり 画像が完成する
実感がないけど ついに実現するんだ
ひとまず基線を入れてみよう
手動計算を修正すれば この波形は消える
ＳＮ比が大きくなると 振幅も比例する
すばらしいね
感度と解像度で言うと
約10年前から 求めてきた水準に達してる
個人的には
このタイミングが １番不安になってる
結果を得るために 長い間やってきた
成功するかどうか ここに来ても分からない
ノッティンガム大学 イギリス ノッティンガム
“物理学棟”
“ブラックホール実験室”
ブラックホールは 遠い存在です
ブラックホールを 表す方程式が
正しいか分かりません
確かめる方法がなく それがジレンマなんです
シルケ･ ワインファートナー 物理学者
私の実験室には
ブラックホールの特徴を持つ 模型があります
もちろん本物ではありません
実際にあるのは 大きな水槽です
美しい渦が 中心に形成されます
この水面の動きが
ブラックホールの 回転を表します
地平面では 物理現象が起きています
光の屈折やホーキング放射
超放射
事象の地平面の外の現象を シミュレーションできます
これらの現象は 何十年も前から
実験することなく 信じられていました
物理の力で 予言されていたのです
ブラックホールは まだ未知の存在ですが
それは科学者にとって 最高の状況です
水槽の中に宇宙があります
そこには 新しい発見が潜んでいて
私たちを待っています
勉強会の４ヵ月後 2018年１月25日
ゼータマイナス ゼータチルダＹ
イプシロンダブルプライムと イプシロンプライム
そしてWプラス分の１
Wプラス分の１
Wプラス分の１にする？
他には何もない？
ないよ
寄与できる項は Wプラス分の１だけだ
そうか
Wプラス分の１は必要だ
そこに導かないといけない
違う
被積分関数に Wプラス分の１を
分かった
Wプラスの値域はゼロ
Wプラス分の１がないと ゼロになる
理解してなかった
ブリンソップの時はね
もっと単純に考えてた
深く考えてなかったね
あの時以来 新しい発見があって
進展したけど より複雑になった
４ヵ月前は 手計算で解けると思ってたね
10ページあるけど
結果的にかなり長くなった
３人合わせても こんなに長い計算式はない
確かにそうだね
全部で1050項
1050項？
それだけ多ければ 必ずどこかにミスがある
完璧にはできない
僕には無理
マルコムでも難しい
半分ならできるけどね
１ヵ月前に
コンピューターを 使う必要があると気付いた
基本的には これらの項を足して
合計が12Ｊになることを 目指している
そうすれば ブラックホールの髪が
情報を保存していることを 証明できる
情報パラドックス 解決に近づく
今のところ実現してない
プログラムに問題があるか 式が違うのか
または 概念分析が間違っている
浮き沈みが激しい作業だよ
うまくいくと信じて やるしかない
理由は単純
信じないと こんな努力を続けられない
全力だ
精一杯やってる
僕たちの原動力は 信じる気持ちだ
もし信じてなければ…
諦めてる
やる気が出ない
私は楽観的
でも嫌な予感がする
何かの項が抜けてる
アイデアも
それもある 全部の情報を拾い切れてない
情報パラドックスによると ブラックホールの存在が
宇宙を説明不可能にしている
物理法則が当てはまらない
ある賭けをしてるんだ
宇宙は物理で 説明できると思う
まだそこに至ってない
観測をしていて 面白いと感じるのは
想像した様子と違う時です
アンドレア･ゲズ 天文学者
思い描いた様子と違う場合
アンドレア･ゲズ 天文学者
それを説明するための 奇抜なアイディアが生れます
ブラックホールは まさにそれです
ブラックホールは当初
非常に難解で 人々から嫌煙されていました
しかし 宇宙研究が進むと
説明できない現象が いくつも出てきました
ブラックホールが 全ての答えでした
議論を醸していたのは 巨大ブラックホール
質量は太陽の数十億倍です
“私たちの銀河を含む 全ての銀河に”
“存在するかもしれない”と
様々な意見があり
とても面白い分野だと 思いました
当時ドイツのグループと ある技術を研究していて
補償光学 オフ
それが観測に 役立つと思いました
補償光学 オン
その頃ちょうど ハワイのケック天文台が開業
巨大な望遠鏡を使って 無謀な挑戦をしたのです
それが成功
銀河の中心を周回する星を 発見しました
巨大なブラックホールが 存在するなら
周囲の星は高速で動くはず
初観測は1995年です
翌年に２回目の観測をして 驚きました
星の位置が動いていたのです
吸い寄せられるように
98年と99年の観測結果は より明確に
軌道の変化を捉えていました
ブラックホールに向かって
３つの星が矢のように 曲がっていました
そして同じ場所で 交差したのです
短期間で星が動いたのは
何か強い力が 働いている証拠です
巨大ブラックホールの 存在以外に
考えられません
私たちも 引き寄せられています
すぐそこまで
ＥＨＴ画像解析 開始 ２０１７年10月12日
345？
違うと思います
ＥＨＴ画像合成 チーム１
昨日１２０を見るように 言われました
これは３Ｃ345？
はい
僕たちが試みているのは 前例がないことなので
マイケル･ジョンソン 宇宙物理学者
新しいツールが 必要になります
広い視野から 始める方が簡単だ
見えた物を忠実に 再現しなくてはなりません
小さいと見えにくい
リニアスケールで ロードしてないので…
普段カメラで写真を撮る時は
写っている物の存在を 疑いませんよね
ケイティ･バウマン コンピューター科学者
撮影する物を直接見て 一致していると分かる
でもブラックホールの場合は
実物を見ることができません
合成した画像が 正しいか分からないのです
どう判断するでしょうか？
一般的にどっちが正しい？
どう思う？
メンバーを ４つのチームに分けて
別々に作業する方法を 取りました
ＥＨＴから得られるような 類似のデータを
様々な画像をもとに データを生成
〝合成データ 比較アルゴリズム〞
そのデータをチームに渡し
正解の画像が得られるか 検証します
チーム内の情報は口外禁止だ
他のチームの作業を見たら
自分の意見を 伝えてしまうかも
無意識だとしても あり得ます
エラーが出てます
完成した画像を比較する前に 何度も見直して
修正を行います
元は同じデータなのに 違う画像になってる
各チームが違う手法で 合成した画像を比較
同等の結果が得られたら
そこで初めて いて座Ａ*とＭ87に着手する
ここは クロージャー振幅が低く
ギャップが大きい
３日間空いてる
でもソースは同じだから 光の速度も変わらないはず
オレンジ色と青色の線は まったく同じ日で
同じ時間の記録だ
チーム２は かなり苦戦していました
画像の合成には まだ早いと思います
本間 希樹 ＥＨＴプロジェクト 日本代表
データ較正が 十分に完了していません
やるべきことが残っています
真夜中に ネットニュースを見ていた
日付をまたいで３月14日
そこで知った
訃報だ
〝スティーヴン･ ホーキング 現代宇宙論の希望の星〞
ちょうど 会いに行こうと思っていた
〝享年76歳〞
体調が心配だったし
研究は彼の 生きる原動力だったから
研究に進展があったら すぐイギリスへ飛び
報告するつもりでした
博士もきっと 喜んでくれたと思います
でも残念ながら 間に合いませんでした
考え方はみんな違うけど
スティーヴンは特に 独創的だった
その考えを もう聞くことができない
大きな損失だ
特別な絆があった
科学や新しい発見を通じて 育んだ信頼関係だ
僕の人生にとって かけがえのない存在だった
それから スティーヴンとは
意見を交わして お互いに刺激し合っていた
何十年もの付き合いだ
そんな存在を失って ものすごく悲しい
親族を失うのとは また違った喪失感だ
何と言うか…
特別な人を亡くして 悲しくて仕方ない
あなたのそばで ２つのブラックホールが衝突
ブラックホールが動くと 時空が音を立て始めます
ブラックホールがマレットで 時空がドラムです
音を立て始め
重力波が宇宙に広がります
重力波により鼓膜がふるえ
真空の宇宙でさえ その音が聞こえます
重力波はいわば 時空の音のようなものです
2015年 世紀の発見がありました
観測装置ＬＩＧＯが 重力波の検出に成功しました
ブラックホールが 衝突する直前
わずか0,2秒の間に発生した 重力波です
衝撃的でした
今まで ブラックホールの存在は
ジャナ･レヴィン 宇宙論学者
理論上のものでした
この検出結果は 直接的な証拠です
〝時空の波 重力波が検出される〞
ブラックホールが２つ以上
存在すると証明されました
重力波は約10億年の旅の末 地球で録音されました
歴史的な偉業です
私の研究テーマは ブラックホールの衝突や
衝突で発生する音の解析
軌道の変化の分析などです
地球に届く重力波の音は とても小さい
検出されたのは 最後のわずかな動きの音です
現象をより深く理解するため
衝突直前の数分を シミュレーションしました
少し前に戻ることで
動きの変化を 分析することができます
この衝突の特徴は ２つの質量の違いや
軌道の複雑さの他にも ありました
どちらも回転していたのです
宇宙で回転する ２つのブラックホール
離れている時は 重力波の音が小さくなり
近付くと大きくなります
重力波の音を聞くだけで
様々な情報が得られます
合体の直前で 音は大きく速くなり
音が消え 巨大ブラックホールが誕生
このような 感動的な体験をすることは
人類にとっての 喜びだと思います
ブラックホールが リアルに感じられます
すばらしい時代です
謎だったことが 次々と解明されているのです
Ｍ87ブラックホール 画像合成開始 2018年６月５日
Ｍ87のデータを解禁する
画像合成を始めよう
今から全員に データを共有する
最終目標はブラックホールの 画像を得ること
ブラックホールは 高温プラズマに包まれていて
あらゆる方向から 光が差し込んでいます
ブラックホールは 強い重力で時空をゆがめ
光の経路までも 曲げてしまいます
離れた位置を通過する光は 地球に真っすぐ届き
地平面に近い光は 進行方向が曲がります
近すぎる光は 吸い込まれてしまいます
“ブラックホールの影” というのは
明るいリングの中にある 暗い部分のことです
未確認にも関わらず シミュレーション
ここまで詳細に 予測されています
作業するには 部屋を移動しないと
一斉に始めます
チーム１のみんな！
何日目のデータが最適？ 3601を見てます
ＥＨＴ画像合成 チーム１
僕も3601をやるところだ
始めますか？
目まいが
ドアは閉めた方がいい？
待って 何が起こるんだ？
画像の合成をします
もう少し落ち着いてやろう
それは無理だ
ドアを閉めて
すごい
まだ始めなくても…
マイケルを待とう
それぞれ別に作業して 20分後に集合する？
却下だ
感動的な瞬間になると 思います
これは私の 個人的な意見だけど
１つ目は 全員でやるのはどう？
その後は各自で作業をする
その方が楽しいと思います
僕も全員で一緒に見て 意見交換をしたい
準備は？
いいよ
もうダメかも
頑張って
いい？
用意
開始！
エンターキーを押した
ワッフルの写真だ
これは面白い形だね
どんな感じ？
アンドリューのは良さそう
微調整はしてない
データをコンパクト化してる
ダニエルと僕はこんな感じ
クロージャーだけ使った
それだけ？
カイの二乗を見て
いいね
画質も高い
これが数回の イテレーション後
ノイズを取り除いて 補正してる
ローバンド？
ああ
１日のデータだけ？
そうだ
何だか怖いな
何て言うか…
異常値は削除した？
何も触ってない
みんないい感じだ すばらしいよ
それは？
ケイティの画像
少し違って見えますね
みんなの画像と 光の位置が少し違う
冷静にすごいよ
全員 同じような 三日月形の画像になってる
画像のサイズは？
これは約40です
合わせる
つまりＭ87の質量は 太陽の約60億倍？
かなり大きい
他の天体の大きさを知る 基準になる
他の日の画像も 同じような形になれば…
画像と一緒に写真を撮るまで 誰も帰さないぞ
ひどい写りかも
ここに立っても平気？
画像も入れてね
油断できない
少しの不注意が命取りになる
僕はスクリーンの画像を 携帯で撮った
明日 続きをやろう
もし画像の写真が 部外者の手に渡ったら
その写真が解析されて すぐに論文になる
間違いない
情報は絶対に流出させない
メンバー以外に 画像は開示しない
ここでの情報は全部 チーム１の秘密だ
すごく興奮する
期待はしてないけど うまくいったら
本当に最高だ
順調だ
プロジェクトの重要な部分は 何とかなったと思う
ブリンソップ･コート イギリス 2018年９月16日
目指していた値の 12Ｊにたどり着いた
まだ終わりじゃない
重要なのは ３,５だけだと思う
３,５？
こんにちは
サーシャ
着いてたんですね
もう５ページも計算が進んだ
遅いぞ
荷物を部屋に置いてきて
それは後でいい
時間が惜しい？
よし
進捗は？ あと何が残ってますか？
現時点で必要だと思うのは
ＧプラスマイナスＰ乗の理解
それと過去向きの地平面
その他は何かある？
以上だ
ブリンソップは１年ぶり
最初は順調でした
数週間で計算を終えて
想定どおりの答えが出ると 思っていました
でも実際は はるかに複雑でした
信じられないほど 膨大な数の項があり
自動計算を使っても うまくいきません
そこで方程式の分解を 思い付きました
積分可能な部分と 不可能な部分に分けます
これが転機でした
私たちの式は ほぼ正しかったけど
項がいくつか 抜けていたんです
次のことが分かりました
この方程式は 慣性過給の変化と
地平面の角速度の変化の 合計でした
値を求めると12Ｊになります
地平面の角速度の項は いくつかありましたが
全部がそろわないと 積分できません
12Ｊを導き出すことが できたので
間違いがないか 最終確認をしています
ホーキング博士に 報告できないのが残念です
喜んでくれたと思います
物理学は 驚くほど人の感情を動かす
プロジェクトの途中で
スティーヴンを亡くして とても悲しい
彼に報告したかった
１本置こう
スティーヴンに
スティーヴンの 物理への情熱はすごかった
彼はいつでも——
目の前の問題に 全身全霊を捧げていた
ブラックホールの内側は 謎に包まれている
もし解明できたら 見返りは大きい
“時空の本質”だ
そうだな
博士は最大の手がかりを 残してくれた
このプロジェクトが 成功したら
こんな巨大な看板が 立つはずだ
“こちらに金脈あり”
夜空を見上げてみても
ブラックホールは見えない
でも確かにそこにある
人間をあざ笑ってる
“見つけてみろよ”と
〝ＮＥＲＯＣ ヘイスタック観測所〞
ＥＨＴ画像合成チーム２ 画像比較まで２週間
音声の確認をする
聞こえる？
ああ 聞こえるよ
モニカ 聞こえる？
じゃあ始めよう
Ｍ87の画像について 初めてのテレビ会議だね
秋山 和徳 ＥＨＴ 宇宙物理学者
Ｍ87の画像について 初めてのテレビ会議だね
どの画像もよく似ていて
影のような光がある
望みが持てる結果だ
“撮影は成功したんだ”
“リングがある”
でも喜びもつかの間で 疑念が出てくる
“見たい”と願うからこそ
自分の目が疑わしくなる
“影のようなもの”とでも 呼ぼうか
中央に見える
でも慎重に判断する 必要がある
他のチームの画像は？
まだだ
各チームの画像を見せ合って 検証する時は…
昨日は興奮して 眠れませんでした
画像を見る時を ８年間も待っていました
似たような結果が出て よかったです
サラ･イッサウオン ＥＨＴ 宇宙物理学者
他チームの画像も楽しみです
みんな秘密を守っています
ＥＨＴ画像合成チーム３ 画像比較まで１週間
チーム３で使ったのは 標準的な手法で
アラン･マーシャー ＥＨＴ 宇宙物理学者
〝ＣＬＥＡＮ〞という アルゴリズムです
メンバー６人が 画像合成を行っていて
画像の中央部分は 全員の意見が一致しました
他チームはどんな手法を 使っているのか
来週が楽しみです
画像の一致を祈ります
作業は慎重に行います
最悪なのは 影だと思った画像が
人為的なものだった時です
ＥＨＴ画像合成 チーム１
チーム１では
ＥＨＴ画像合成 チーム１
満足できる画像が 完成しました
チーム内では一致してるけど
他チームの画像を まだ見てない
比較した時に 全てが崩壊する可能性はある
他チームと 画像が大きく違った場合
その先のことが不安です
画像比較ワークショップ ２０１８年７月23日
おはよう
元気？
楽しみにしてる
ついに会えましたね ケイティです
よろしく
遠くまでどうも
興奮の瞬間だよ
初めて全チームで 合成画像を比較する
まだ一切 見てない
クリスマスの日みたいな 感覚だ
今からプレゼントを開く
中身はポニー？
データ較正をして 振幅と閉位相を調整しました
了解
少し鳥肌が立ちました
この日が来るのを 10年近く待ってました
モニカ･モスキブロツカ ＥＨＴ 宇宙物理学者
10年間 シミュレーションをしてきて
ついに本物を見られるのです
同じスクリプトを使って 試してみましょう
修正してない状態で ひとまず様子を見る
面白いと思う
結果が同じになるか 確認したい
全てマイクロ秒単位だ
真空空間を 埋めているようにも見える
基線の処理については ２通りあるけど
どちらも ほぼ同じ画像になってる
これを使う理由が分からない
意義はあるし 付加的な情報も得られる
でも余計な情報かもしれない
チーム３の画像がない 催促しますか？
了解
最悪な状態になるかも
あとどのくらいかかる？
分かりません
15分くらい？
問題がなければ
チーム３の状況は？
長くはかからない
やってみて数字を見ましょう
分かった
準備はできてる
先に説明を
全ての画像について 相互相関比較を実施
数値１は２つの画像が 一致していることを表します
０は不一致
心の準備はいいですか？
スクロールダウンします
すごい
これがＭ87！
画像はピクセルのレベルで とても似ていました
情報交換は一切ありません
データ処理の正当性を 数字が証明しています
信憑性は高いでしょう
感動的な瞬間でした
シミュレーション していた画像と
合成画像は 非常に似ていました
自分に言い聞かせないと いけません
セラ･マルコフ ＥＨＴ学術会議
“シミュレーションではなく 本物のブラックホールだ”と
気付いたら何時間も 写真を眺めていました
次のステップは
プロジェクト関係者の 合意を得ること
ＥＨＴ国際会議 ２０１８年11月８日
緯度はアルマ望遠鏡と 同じです
プロジェクトにおいて 重要な局面だ
様々なバックグラウンドの 人たち
全員の合意が必要になる
世界中から来た 約250人の研究者たちのね
とてもいい質問ですね
それは恐らく…
信用を失う可能性がある
ＥＨＴは何年もかけて 作り上げられた
失敗できない
重要な要素はどう決定する？
意見が一致している点は？
様々な議論を引き起こします
永遠に終わらないかも
“スプリンターセッション 論文II＋IV”
１つの画像を見せつつ
他のパターンも紹介する
必要な妥協です
でも筋は通ってる
理想的じゃないと思う
発表には 最適なデータセットと
画像を選ぶべきです
そうすれば誰でも再現できる
僕は悪くないと思う
でもデータとの整合性がない
この画像を パラメータ推算に使用する？
それぞれが 独自の期待値を持ってる
だから議論を交わして 折衷案を決めていく
それなら合成画像には
モデル化されていない 分類がある？
民主的だけど 簡単には進まない
本当にね
ブラックホールを研究する 物理学者の夢は
事象の地平面の 向こう側へ行くことだろう
もし行くとしたら
戻って来ない覚悟が必要だ
そこで何が見える？
昔の探検家たちは 海に魅せられた
僕たちの場合は宇宙だ
“境界”に魅了されている
ブラックホールの地平面
それは 人間の知識の境界線
僕たちの 宇宙の知識の限界だ
最大の挑戦は その境界線を越えること
成功すれば
限界が存在しない 究極の境地へ行ける
地平線の向こう側は
物理の原則が 存在しない世界だ
そこへ行くことはできる
でも誰にも話せない
存在が 消えてしまうからだ
この世界での 〝死〞を意味する
2018年10月５日
やあ いい笑顔だね
顔が見られてうれしいよ 会いたかった
〝ブラックホールの エントロピーと 柔らかい髪〞
自由の身だね
〝ブラックホールの エントロピーと 柔らかい髪〞
論文を書き終えた
笑顔にもなる
いい気分だ
僕も最高の気分だよ
かなり長い期間の 大仕事だったからね
ホッとしました
広い視野で 考えられるのもうれしい
行き詰まった状態で つらかったので
解放感？
深く理解することができたし
説得力のある 論文になったと思います
ブラックホールの周辺にある “柔らかい髪”が
落下した物体の情報を 保管しているんだ
次のステップは 慎重に考えないと
同感だよ
論文上の最大のポイントは
これが規則的に起きていると 証明すること
ブラックホールの内外に 情報の流れがある
とても複雑な現象だ
それがスティーヴンの願いだ
15日の記者会見では こっちに来る？
迷ってる
こんにちは
ホーキング博士の 最後の論文の会見を始めます
〝サイエンス･ ミュージアム〞
博士は亡くなる直前まで 研究を続けました
長年一緒に研究をされたのは マルコム･ペリー氏と
アンドリュー･ ストロミンガー氏
物理学史上 最大の難題
情報パラドックスに 取り組む内容です
２人に論文の概要を お伺いしましょう
スティーヴンが我々に残した 非常に大きな問題だった
ブラックホールの理解に 50年かかった
研究を始める前にね
今から10年経つまでは
この先の道が どこへ続いてるか分からない
道すらないかもしれない
でも根拠なくこう思うんだ 科学者らしくないけどね
“いい予感がする”
研究に携わることができて とても光栄だ
スティーヴンに
“柔らかい髪”に
それから 情報パラドックスの終幕に
次の論文に
すばらしい人生だ
これが“生きる”ということ
2019年４月10日
“ローガン国際空港”
“国立記者会館”
〝報道席〞
同じ気持ちよ
会見を始めたいと思います
提供はアメリカ国立科学財団
こんばんは ブリュッセル ベルギー
間もなく 記者会見が始まります
ブリュッセル ベルギー
世界６ヵ所 同時の発表となります
サンティアゴ チリ
天文学にとって 歴史的な日となります
サンティアゴ チリ
東京 日本
台北 台湾
お集まりいただき ありがとうございます
ブラックホールは 宇宙で最も不思議な天体です
世界中の 研究者が集まりました
総勢約200人 60ヵ所の研究所
20ヵ国以上の協力を得ました
10年以上をかけて
未知なる存在の 姿を追い求めました
ここに発表できることを うれしく思います
見えるはずのない物の 姿を捉えました
ブラックホールの写真を お見せします
こちらです
ブラックホールを証明する 物的証拠です
これにより
太陽質量の約65億倍を持つ ブラックホール
Ｍ87の存在が証明されました
これは ほんの始まりです
“ブラックホールの 撮影に成功”
“史上初の偉業”
“宇宙の謎が また１つ明らかに”
日本語字幕 佐藤 雄二