NinjaSatプロジェクトとは
【1日10分宇宙時間】をテーマに毎日お届けしております。宇宙話、今回はブラックホール特集の中でも
NinjaSat特集というところでNinjaSat打ち上げ成功してゲスト第2弾お届けします。今回のゲストは理科学研究所
榎戸極限自然現象、理研博美研究チーム、チームリーダー、そして京都大学
物理学・宇宙物理学専攻の準教授をやられている榎戸さんに来ていただいております。 今回の内容は前回までの玉川さんが打ち上げた後、NinjaSatどうやっていくかとか
そもそもNinjaSatプロジェクト何なのか、そんなお話ししてもらいましたが、今回はNinjaSatがどういう科学、サイエンスを解き明かしていこうとしているのか
今特集中のブラックホールの話だったり、科学研究っていうのがそもそもどういう立て付けなのか
そして榎戸さんは実は僕がNASAに行くきっかけをくれた人の一人だったりもするので、そういったお話もコラボの中でいろいろしていっております。
ぜひ最後までお付き合いください。
ということでじゃあ今回はスペシャルゲストをお迎えしております。 今回はNinjaSatの研究メンバーにいらっしゃる榎戸さんに来ていただいてます。よろしくお願いします。
よろしくお願いします。榎戸です。 はいということで早速自己紹介先にいただこうかなと思うんですが
榎戸テルアキと言います。所属は今は京都大学の理学研究科っていうところで宇宙の研究する研究室にいます。
同時にですね兼務していて、京都大学に来る前は理科学研究所にある榎戸極限自然現象理研博備研究チームっていうちょっと長い名前ですけど
放射線とかエネルギーの高い光 x 線やγ線を使って宇宙の観測をしたり地球の大気にある雷とか雷雲から出る
非常にエネルギーの高い光を必然サイエンスで研究するとかそういういろんなことをやっている研究室をやっています。今でもやっています。
よろしくお願いします。はいよろしくお願いします。 なんか今聞いた中でもかなり幅広く研究展開されているかなと思ってて
今回忍者サットを参加しているというところで榎戸さんには忍者サットが狙っている
サイエンスの部分、科学的な成果とかそういったところのお話をちょっと伺えればなと思ってるんですけど
そもそも忍者サット何観測するのかとかなんでそれがわかる、何がわかるのかみたいな話を
伺ってもいいですか。はい、忍者サットは手で持てるぐらいのサイズのキューブサットっていう小型衛星の規格を知っている人というと6Uっていうサイズになるんですけど
10センチメートル立方の塊が6個並んだぐらいなので両手で持てるぐらいのサイズのとても小さな宇宙望遠鏡です。
X線と呼ばれるエネルギーの高い光を使って宇宙を観測するそういう装置になっています。
X線でのブラックホール観測
X線ってあんまり馴染みないかもしれないですけど例えば空港の手荷物検査とか医療用の施設に行ったら見ることできますし
割と最近になって科学の中で登場した人間が使えるようになった光で
普通僕らが目で見ることができる光は賢って言うんですけど光もいろんなタイプのエネルギーがあって
エネルギー低いものから高いものになって赤いのがエネルギーが低いタイプの光で青い方に行くとエネルギーの高い光になります。
この青い方のエネルギー高い光がもっとエネルギー高くなると紫外線っていうのがあって
さらにエネルギーが高くなるとX線というそういうタイプの光になります。
このX線っていうのは我々ロケット打ち上げるまで宇宙の外の方向からX線が来てるって知らなかったんですけど
そういうロケット観測をするんだったら実は宇宙からもX線が来てるんだと分かって
なんでかっていうと大気があるとX線って地上に届かないんですね
なので人工衛星に装置乗せたりあるいは国際宇宙ステーションに物を乗せてそれで宇宙観測してあげると
X線で星が輝いているのが見えるんですけど宇宙の遥か彼方からやってくるX線を使って観測するっていう
そういう分野ができて、それをX線天文学と言います。
NinjaSatはそういう装置の一つでちょっと小っちゃいタイプのX線の望遠鏡なんですけど地上からは見えない宇宙の姿を見えるそんな装置になっています。
ありがとうございます。そうですね実はあのポッドキャストの中でクリズム特集も打ち上げのタイミングでしたりして
やっぱX線天文もなんていうんですかね まだ60年とか70年とか短い
比較的新しい分野じゃないですか でそこで今回新しく挑戦していくのがNinjaSatっていうところだと思うんですけど
で今回X線で ブラックホールとかも観測していくっていう話だったと思うんですね
でそれってなんでX線でブラックホール見るのかみたいな話とかもちょっと伺ってもいいですか
はい例えばブラックホールっていうのは一般相対性理論の数学的な季節として出てくるような産物であるところよりも天体に近くなっていくともうそこからは光が外に出れなくなるようなそういうのがあります
そうすると外から見るとそこの中に何も光も出てこれないので黒く見えるはずだから黒い穴としてブラックホールって言うと
なんでブラックホールからは本当は光は見えないはずなのになんかブラックホールをX線で観測しますってよくX線専門学者は言うんですよね
でNinjaSatもX線で光るような天体の一つとしてブラックホールを観測する予定になっています
実は一番初期の頃に見るのは白鳥座X-1っていう天体
ブラックホールの観測方法
専門家はシグナスX-1って言ったりしますけど白鳥座の首の付け根ぐらいにあるとても明るいX線の星で
太陽の10倍ぐらいの重さのブラックホールが別の星の相手の周りを回っているっていうそういういわゆる錬成っていうやつなんですけど
普通の青いタイプの星ブラックホールも実は質量は大きいんですけどそういう星とブラックホールになっちゃって光も出てこれないような星が
お互いの重力でぐるぐる回っているとそういうの錬成って言うんですけどそういうものをX線で観測します
なんでブラックホールなのにX線が出るんですかっていう質問が割と一番シンプルに言われますね
ツナミヤであると思うんですけどこれは青い星の方の物質がブラックホールはとっても重力が強いので
重力が強いと物って引き付けられますよね
手から物を落とすと物が地球の中心に行くのと同じように相手の星の表面にあるような物質っていうのがブラックホールに引き付けられて落ちていくというそういうものになってます
ブラックホールにどんどん物が落ちていくとブラックホールの周りでですねそのままダイレクトに落ちていくんじゃなくて円盤を作るっていうのが知られています
例えば太陽系も太陽の周りをいろんな惑星が人と同じ円盤の上をくるくる交点してますよね
それと同じように物が円盤状になって徐々に落ちていきます
地球とか火星とかは普通にぐるぐる回ってますけど円盤になると連続的に物がつながって
なんていうのかなおせんべい状にぐるぐる回っていくようなそんな感じになっていて
実はここでいろいろ物が落ちていく仕組みはあるんですけどうまくやるとですね物質がだんだんだんだん
ブラックホールに徐々に近づきながら落ちていってそれで落ちていくとですね暑くなるんです
暑くなるのは重力エネルギーっていうのを解放するからで物を落とすとその落ちた分のですね
ポテンシャルっていうんですけど落ちた部分のエネルギーが速度に例えば地上だったら物を落としたら速くなるみたいな速度になるんですけど
ブラックホールの場合も同じような感じで落ちていくとですね速度になるというよりはそのだんだん温度が高くなってくるね
温度が高くなっていくとだんだんだんだん出していく光のエネルギーが高くなって最後はですね特にX線で明るく輝くようになります
なのでX線で見えているのはブラックホールに落ちていくときの交着円盤っていうのができた時に一番ブラックホールに近い
円盤の内側の部分から出てくる光を見てるんでブラックホールそのものを厳密には見てるわけじゃないんですけど
ブラックホールのごくごく近くにいる部分の物質が出す光を見ていて実はその円盤はですねそのブラックホールの光が抜け出せなくなるような領域よりも
その3倍ぐらいのところで円盤は普通は切れちゃうと思われているんですがいずれにせよブラックホールのすっごい近くまで行ってそこからの光が出てくる
そんな感じになっていてなのでブラックホールが光で見えるってそういうふうに言うんですね
なるほど意外とちっちゃいですよね3倍ぐらいの大きさでもまあそもそもブラックホールのそうすると想定している半径とかするとどんぐらいなんだろう大きさで言うと
ブラックホールの半径とあとさっきなんか円盤がそれの3倍ぐらいの大きさに広がってっていう話だったからなんか
すごい宇宙スケールの本当何百万何光年とか広がっているものなのか意外と想像しやすい大きさでブラックホールの周りの円盤って作られてるのかみたいな
のがイメージで面白いかな 佐々木さんはあのもともとNASAにも来てて天文の勉強をして博士まで取ったから知ってて聞いてるのかもしれないんですけど
そこがむしろ入ったら面白いかもしれないけどあの太陽ぐらいのものが崩壊してブラックホールになるとシュバルチルト半径っていう風に呼んでますけど光が抜け出せなくなるような半径があって
太陽ぐらいのものがギュッてブラックホールになると大体3kmぐらいっていう風に言われています
ブラックホールの大きさとX線の観測
でシグナスX1白晶座X1は太陽の10倍ぐらいのブラックホールって言われているので
ブラックホールの質量がその太陽の10倍ぐらいだとシュバルチルト半径もそれに比例して10倍ぐらい大きいので30kmぐらいっていうのがシュバルチルト半径になっているはずです
でスタンダードなモデルだとそれの3倍ぐらいのところが円盤の内側になっていると言われてるんで30の3倍だから90km
行ってしまうと100kmぐらいブラックホールの中心から測ると100kmぐらいのところのスケールからのX線を見てるっていうわけですよね
100kmって言うとなんかあの日本地図の上でここからここが100kmって書けるぐらいですけどそれぐらいの距離感なので
宇宙のめっちゃくちゃ離れたすっごい遠いところなんだけどX線が出てくるのは本当にブラックホールのごくごく近くで
だから大部分は宇宙空間の普通のいわゆる我々が考える宇宙空間で本当にブラックホールのごくごく近傍のところだけが非常に明るくX線で輝いているそんな感じなんだというふうにイメージできるかもしれないですね
意外とだからその本当太陽の何倍も大きい重力があってとかなんかブラックホールの距離感だと何千光年とか何なら何億光年というものがたまに出てくるじゃないですか
そういうなんかもちろんブラックホールのサイズも違うんですけどなんかそういう果てしない数字の感覚なのかなと思いきやそこは意外と僕らも把握しやすいサイズ感って感じですねそうすると
そうですねなんか宇宙のいろんな現象ってあの階層構造みたいな感じで言われますけどすっごいミクロなものからマクロなものでいろんなスケールなものがあって
例えばブラックホールなんかが光り出せないものってのは我々の身近な感覚のスケールに確かに近いですよね
そうですよね あとはやっぱりあれですか
えのとさん研究結構がっつりやられている分野の一つとして中星地勢とかっていうブラックホールまではいかないけど
あの重力のものすごい強いコンパクトな天体とかも扱ってるじゃないですか
でそういうところもあれだと中星地勢は太陽の大きさギューってやって本当
10キロとかっていうような大きさまで縮めてってなるとそういう強い重力の天体ってむしろ意外と捉えやすいサイズ感だったりするからこそコンパクト天体って呼ばれてるみたいなところはありますか
そうですねコンパクト天体っていうのはその非常に小さい領域に大量の物質が詰め込められて
重力の効果がとっても強くなるようなものってのを総称してコンパクト天体って言っていて
コンパクト天体とX線の関係
天文学だと一つが今出てきたブラックホール今もう一つ佐々木さんが紹介してくれたのが中星地勢
これ僕の研究の専門の一つですけどあとこれに白色惑星っていう比較的軽い星が死んだ時に
じわじわとその後に残るような中星子ではなくて電子の宿体圧で支えられているとよく言うんですけど
そういう天体があってその3種類がコンパクト天体です
でブラックホールと中星星っていうのは今のスタンダードな宇宙のモデルだと
大きな重たい星がその生涯の最後に大爆発してドカーンってなった後に中心に残されるのがブラックホールとか中星星で
白色惑星はもっと軽い星がじわじわと外装部分から質量放出して最後に真ん中に残るみたいなタイプのものですけど
この3つが全部ですねX線で観測して面白い天体で
白色惑星やや暗いんで忍者サッドの観測対象じゃないんですけど
中星星とかブラックホールはものが落ちる時にはとても明るいですし
中星星の場合はものが落ちないタイプの天体もあって
でこれあの大石座にあるカギ星雲っていう有名な天体があるんですけど地球から2キロパーセック
2000パーセクぐらい離れているパーセクってだいたい星と星の距離ぐらいなんだけど
あの有名な天体があってこれどういう天体かっていうと1000年ぐらい前に
超新星爆発してその後に残された中星星でちなみにこの時の超新星爆発っていうのは
過去のあの中国とか日本の文献にちょっとだけ出てきたりするんですけど
明月期にも記録があるとかいうのはそれですね
でこの中星星はですねカギ星雲の場合は33ミリ秒で1回転するんです
33ミリ秒ってめちゃくちゃ早くてミリ秒ミリってのは1000分の1なんで
33ミリ秒っていうのは0.033秒ぐらいです
だから1秒に30回転ぐらいするわけですけど
すごい とっても早く回転している天体で
その天体さっきちらっと出てきましたけど大きさが直径にすると20kmぐらい
半径10kmぐらいでそこに太陽の1.4倍
だいたい約太陽ぐらいのものがギュッと押し込められて超早く回転しているような天体なんですよね
でこれ中心からですねすごい遠心力で周りに物質を吹き出していって
吹き出した物質がその周辺にあるものにぶつかってそこでX線を出している
でそれが星雲みたいに見えていてクラブネビラ中心をクラブパルサって呼んでいる
NinjaSatの観測とX線天文学
カニ星雲とかカニパルサって日本語だと言いますけどそういうのが見えていて
それも実はNINJA SATの観測対象になってますね
あーそうなんですね
はい
結構綺麗な画像検索すると結構綺麗な画像出てくる
はい綺麗な画像出てますよね
カニ星雲ってのはですね長期にとっても安定していて
X線で非常に一定の明るさなんですよね
実際にはね最近それがちょっとずつずれてるよっていうのが論文だったりするんですけど
非常に大まかに言うとほぼ一定の明るさで輝いていて
なので新しい人工衛星とか望遠鏡を上げた時にそれを基準にして
自分たちが作った装置が正しく動作しているかっていうのを検証するみたいな
そんなことをしていて
それがキャリブレーションソースって言ったりするんですけど
このカニパルサはNinjaSatに撮ってみると非常に安定しているキャリブレーションソースになっていて
なので初期の頃はこのカニ星雲を見て検出機の性能がちゃんと出てますかとか
いろいろ調整しないといけないパラメータをこれを使って調べるみたいなこともしますし
白鳥座XRのブラックホールを観測してみたり
他にもですね物が落ち込んで明るく輝くような天体っていっぱいあって
割と中性性がその中心にいることが多いんですけど
サソリザX-1っていうとっても明るいX線源であったりとか
1000XEとかX線で明るいパルサーだったりするんですけど
こういうのをですね順番に見ていくというそういう感じの計画になっています
ありがとうございます
そうするとなんかそこら辺の今も
X線の天体としてこういう特徴があってっていう話は
多分過去の研究でいろいろ出てると思うんですけど
それをあえて今回NinjaSatで観測する理由というか
なんでこのタイミングでNinjaSatで見るんだろうなっていうところに
NinjaSatのユニークなポイントがあるのかなと思うんですけど
そこってどんな感じなんですか
そうですねX線天文学っていうのは日本でも盛んにやられてますし
海外でもやられてるんですけど
非常に大型の望遠鏡にだんだん進化してってるんですね
だから昔は数百キログラムぐらいとか数十キログラムぐらいなものとか
非常に軽い装置軽い衛星みたいなものだったのが
今どんどん巨大化していっています
巨大化すると同時に観測装置を上げるまでにかかる時間ってのも
とっても長くなってきて関わってる人もとっても増えてきてます
だから人類にとっての共通財産としての大型望遠鏡
いろんな国の人たちからの税金を使って
世界中で組み上げるある種人類共通の財産になっているので
それを使って観測成果を出すのも作った人たちはもちろんのこと
それ以外にもお金を出してくれたいろんな国の人たちの科学研究を最大化するために
もう科学者がですね提案書を書いてそれをお互いに評価し合って
じゃあこれ見ましょうって決めて観測するみたいなそういうことをするんですよね
それプロポーザルって言うんですけど
観測時間はやっぱりとっても貴重なものなので
そう分け合うっていうのはすごく前もって準備して
なるべくみんなに公平に分け合いましょうってやるので
なかなかですね1個の天体をずっと見るみたいなことはもうなかなかできなくなってきてるんですけど
逆に小型の望遠鏡ですごい小さなチームでやった時っていうのは
それとは違った見方ができて
大望遠鏡が見るような暗くて
まだまだ不思議なことがいっぱい残ってる新しい天体っていうよりは
XN天文のすごく初期の頃に見つかってきたような
とっても明るい天体を見に行くんだけど
それを見てあげてもいろいろ新しいものが出てくるので
それをなるべく長期に長い時間かけて観測してあげようみたいな
そんな感じのことができるんです
ある種の専有観測
長期のあるものに特化した観測みたいのができて
これ大型エースだとなかなか難しいんですね
1個の天体だけずっと見ましょうって言ったら
僕はこれを見たい あれはこれを見たいってなるから
それなかなか難しいんですけど
ブラックホールとX線・可視光の連携観測
ちっちゃなグループだとそれができるんで
ある種挑戦的な研究ができる
でもそれは昔見られたエースの天体だから
じゃあ新しいもんないんじゃないのって思うかもしれないんですけど
でもちょっと考えてもらえば面白いですけど
太陽なんて宇宙の中でしたら非常にありふれたG型星ですけど
太陽物理学っていう分野は太陽ずっと見て研究してれば
常に新しい論文出るわけですよね
あるいは地球ってもしかすると地球みたいなものって
みんな頑張って探してますけど
惑星って多分銀河系内に5万とあって
でもその地球上で生物がいて人類がいて
気象環境があって大気圏があって海があって
マグマがあって火山があってって
そこに大量に新しいことがあるわけですね
だから有名どころでもう発見されてる天体
ちょっと見たら性質はある程度分かってるよっていう
長く見たらやっぱり新しい観測ができてくる
面白いものが見つかってくると僕は思っていて
なので非常に明るい天体を長期にモニタリングしてあげる
しかも今はですね
可視光とか他の波長と連携していろんなことができるので
そういう連携観測から
いろんなことが分かってくるんじゃないかなっていうふうに思ってます
例えばですね
いくつか例あるんですけど
ブラックホールにものが落ちる時に
X線と可視光で同時に観測してあげると
いかがでしたでしょうか
前編はここまでというところで
専門家目線で話すと
僕が普段喋っているブラックホールの話とか
説明の角度とか
そういったところとは違って
やっぱ面白いなって編集しながら思いましたね
次回はえのとさんのこれまでのキャリアの話
すごいんですよえのとさんやっぱり
最初に所属の話しましたけど
理科学研究所の博備研究チームっていうのはチームリーダーだし
京都大学の準教授もやられてるっていうことでもスターなわけですね
じゃあどういうキャリアの立てつけで
ここまで来たのかっていうところだったり
あとは僕がNASAに行くきっかけをくれた人っていう話も
最初にしたと思うので
そういったアメリカ生活の中での思い出話とか
そういったところしていきたいと思います
そして最後はやっぱこれえのとさんの目線って面白いなっていうので
忍者サットとシチズンサイエンス
忍者サット自分たちが好きに観測できるから
宇宙話のリスナーみんなと協力して
なんかこの天体面白そうだから観測しようよみたいな
そういう提案もガンガン受け付けていくよっていう話をしていたので
そういうシチズンサイエンス的な目線の話も
次回はしていこうかなと思っております
ぜひ楽しみにしておいてください
そして今回忍者サット打ち上げっていうところで
広報協力いろいろさせていただいておりますが
忍者サット打ち上げに伴ってですね
いつもコラボさせてもらってる
空へ宇宙ポータルサイトありますね
あそこで実は記事を執筆させていただきました
昨日公開されているのでぜひそちらも見ていただきたくて
これYahooニュースとかLINEニュースとか
そういったところにも載っているので
もしかしたらチラッと見た人いるんじゃないかなと思います
そんな感じでねいろんな角度から
忍者サットを楽しんでもらえたらいいなと思っているので
ぜひこちらもよろしくお願いします
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それではまた明日の後編でお会いしましょう
さよなら
