ブラックホールと中性子星の降着円盤の違いについて

2019年にEHT（イベント・ホライズン・テレスコープ）によって撮影されたM87の超大質量ブラックホールの画像は、天文学における画期的な成果とされています。この画像には、ブラックホールの周りの降着円盤と「ブラックホールシャドウ」が捉えられており、その存在が実証されました。しかし、質問者が気にされているように、もし中性子星の降着円盤を撮影した場合、その見た目はブラックホールのそれとは異なるのでしょうか？この記事では、その違いについて解説します。

ブラックホールと中性子星の降着円盤の基本的な違い

降着円盤は、星の残骸（ブラックホールや中性子星など）に物質が引き寄せられ、加熱されて高温になることで形成されます。この物質は回転しながら中心に向かって引き寄せられ、放射線を放ちます。ブラックホールと中性子星の降着円盤の違いは、その質量と重力の違いから来ます。

ブラックホールの重力は非常に強力で、降着円盤内の物質が中心に落ち込む速度が非常に速いため、強力な放射線が発生します。この放射線は、ブラックホールシャドウ（ブラックホールの周りの影）として観測される現象を引き起こします。対して、中性子星はブラックホールに比べて質量が小さいため、重力も弱く、降着円盤の物質が放射するエネルギーが異なる可能性があります。

中性子星とブラックホールの降着円盤の違いの見た目

中性子星の場合、降着円盤はブラックホールの場合と異なり、シャドウを作らないことが多いです。なぜなら、中性子星の周りには非常に高温の降着円盤がありますが、ブラックホールのように全ての物質を吸い込むことはないからです。したがって、中性子星の降着円盤は通常、ブラックホールのような強い影を持たず、むしろ強力なX線やガンマ線放射を観測することができます。

また、降着円盤の明るさや放射線のスペクトルにも違いが出るため、観測データに基づく分析でブラックホールと中性子星を区別することが可能です。実際の観測では、これらの違いを視覚的に捉えるために、X線望遠鏡や放射線観測機器が使われます。

降着円盤の画像撮影の難しさと技術

降着円盤を撮影すること自体が非常に技術的に難しいですが、ブラックホールと中性子星の違いを視覚的に捉えることは、観測技術が進むにつれてますます明確になってきています。EHTのようなイベント・ホライズン・テレスコープを用いた撮影技術は、ブラックホールのシャドウを捉えるために開発されたものであり、中性子星の場合でもこの技術を応用することは可能ですが、撮影結果は異なるものになるでしょう。

まとめ

ブラックホールと中性子星の降着円盤は、質量の違いから放射されるエネルギーの特性が異なります。ブラックホールの場合は、その強力な重力によって円盤内の物質が極めて速い速度で落ち込み、強い放射線を放出します。その結果、ブラックホールシャドウと呼ばれる影が形成されます。一方、中性子星の場合は放射線が異なり、シャドウのような明確な影が形成されないことが一般的です。これらの違いを理解することは、天体観測の進展において非常に重要なポイントです。