地球人が初めて発見したマイクロクエーサーは天体物理学者を困惑させた。
マイクロクエーサーは、近傍を漂う恒星から物質を飲み込み、強力なガンマ線ビームを放射する貪欲なブラックホールです。SS 433というコードネームを持つこのブラックホールは、少なくとも25兆電子ボルト(25×10^ 12)のエネルギーを持つ2本のジェットを放射していることが、今週明らかになりました。
国際的な研究者グループは、放射線の源は磁場に閉じ込められた数百テラ電子ボルトを超えるエネルギーを持つ電子群であると考えています。参考までに、世界最大かつ最強の粒子加速器である欧州原子核研究機構(CERN)の大型ハドロン衝突型加速器(LHC)は最大14テラ電子ボルトに達し、大型電子陽電子衝突型加速器(LEC)はかつて209テラ電子ボルトに達しました。
「この発見の驚くべき点は、現在のあらゆる粒子加速理論では今回の観測結果を説明するのが困難だということです」と、ネイチャー誌に掲載されたSS 433に関する研究論文の共著者であり、米国ロスアラモス国立研究所の研究員であるフイ・リー氏は述べた。「これは間違いなく、マイクロクエーサーやブラックホール系全般における粒子加速に関する新たな考え方を喚起するものです。」
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SS 433は約1万5000光年離れており、そのジェットは地球に直接向いていないため、研究が困難です。研究チームは、メキシコの死火山シエラネグラにある高高度水チェレンコフガンマ線観測所で、間接的に粒子を観測しています。
観測所には300基以上の巨大な水槽があり、それぞれ直径約24フィート(約7.3メートル)あります。マイクロクエーサーからの粒子が水に衝突するたびに、青い閃光が放出されます。これはチェレンコフ放射と呼ばれ、マイクロクエーサーからの粒子が水中での光伝播の典型的な速度よりも速い速度で移動する際に発生します。
結果は、ジェット内の粒子が大型ハドロン衝突型加速器(LHC)や大型電子陽電子衝突型加速器(LEC)で達成できるエネルギーよりも高いエネルギーまで加速されていることを示しています。これらの粒子をこのような高エネルギーまで加速させるメカニズムは不明です。
「この新たな発見は、マイクロクエーサーのジェットにおける粒子加速についての理解を深めるものであり、クエーサー内のはるかに大規模で強力な銀河系外ジェットのジェット物理学にも光を当てるものである」と、論文の共著者であり、ロスアラモス国立研究所に勤務する物理学者ハオ・ジャオ氏は述べた。®