宇宙が今まさに必要としているもの:風のあるブラックホール

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宇宙が今まさに必要としているもの:風のあるブラックホール

科学者たちは、銀河M87の中心にある超大質量ブラックホールの周囲に、2019年に写真撮影の対象になったときよりも大きなリング状の構造を観測した。

本日科学誌「ネイチャー」に掲載されたこの研究は、ブラックホールの降着ジェット(空間に落ち込む物質から放出される)に対する風の影響も明らかにしており、ブラックホールの特性に関する理解を深める可能性があると研究者らは述べている。

宇宙学者たちは長年、ほとんどの巨大銀河の中心にあるブラックホールの周囲にエネルギー流出が存在すると想定してきました。そして、その理解を深めることで、活動銀河核(AGN)の物理モデルを構築するのに役立つ可能性があります。AGNとは、銀河の中心部に押し込められた領域であり、あらゆる活動が行われている場所です。AGNは、降着と呼ばれるプロセスでブラックホールに落ち込む塵やガスから放出される光とエネルギーのジェットによって、銀河の他の部分よりも明るく輝いています。

おとめ座銀河団に属する巨大銀河M87の中心にある超大質量ブラックホールは、2019年に初めて巨大な重力空間の周囲に広がるハローの画像に写り込み、メディアの注目を集めました。この画像は、世界各地に設置された地上8基の電波望遠鏡からなる観測衛星「イベント・ホライズン・テレスコープ(EHT)」を運用する科学者たちによって撮影されました。その後、2021年に鮮明化され、ブラックホールの磁場が光を偏光させる仕組みが明らかになりました。

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現在、上海にある中国科学院の研究員、ルーセン・ルー氏と小劇場を埋め尽くすほどの規模の協力者チームは、2019年の画像のために2017年に記録された1.3mmのデータではなく、2018年に3.5mmの電子磁気波長で撮影されたM87の新しい高解像度画像を開発したと主張している。

M87銀河の中心にある超大質量ブラックホール

3.5 mmで観察されたリング状の構造(画像a~c)は、1.3 mmで観察されたもの(画像d~f)とは異なります。Lu et al, Nature

新しいデータは、ヨーロッパ、米国、韓国の16基の望遠鏡で構成される全球ミリ波VLBIアレイ(GMVA)から得られたもので、チリのアタカマ大型ミリ波サブミリ波干渉計(ALMA)とグリーンランド望遠鏡(GLT)からの証拠も併せて提供された。

まず、ブラックホールを取り囲むリングの大きさは、2019年の研究で明らかになったものより約半分であることが判明し、これは、これまでの観測で示唆されていたよりも、ブラックホールへの降着流がはるかに大きいことを示唆している。

「このより大きく厚いリングは、重力レンズ効果によるリング状の放射に加えて、吸収効果を伴う降着流からの大きな寄与を示している。画像は、縁が明るくなったジェットがブラックホールの降着流とつながっていることを示している」と研究は述べている。

計算モデルによって裏付けられたこの研究は、降着流に伴う風の影響を示唆している。研究によると、風は遠心力、ガス、そして流れに作用する磁気圧力の組み合わせによって駆動される。®

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