我々の住む銀河の中心にある超巨大ブラックホール「いて座A*」が200年前に目覚めた

masapoco
投稿日 2023年6月22日 9:47
blackhole

私たちの住む天の川銀河(銀河系)は、中心部の超巨大ブラックホール「いて座A*(Sgr A*)」がとても静かで、とても幸運だ。活動銀河核のように派手で明るいわけではない。一時的に活動し、その後眠りにつくようだ。だが200年前、それは約1年半の間「目覚め」、食事をした。

天文学者たちは、なぜそれが起こったと知っているのだろうか?彼らは最近、超巨大ブラックホールの近傍にある特定の分子雲を調べた。その雲はいつもより明るく見える。それは、19世紀初頭にいて座A*が短期間活動したときに放出されたX線で光っているからだ。

たいていの分子雲は暗くて冷たいので、これらのように光ると天文学者の注目を集める。フランスのストラスブール天文台の天文学者であり、『Nature』誌に発表された新しい研究の主執筆者であるFrédéric Marin氏は、「これらの巨大な分子雲が輝いている理由を説明するシナリオのひとつは、それらが実は、何世紀か前に我々の超巨大ブラックホールがそれほど静穏ではなかったことを示す、過去のX線の閃光を反響しているというものです」と語った。

興味深いことに、天文学者たちは、いて座A*ブラックホール降着円盤が再び静まる前の150年ほど前にも、活発に間食をしていたと考えている。天文学者たちは、その時のガンマ線を浴びた近くの雲を追跡した。このことは、彼らが説明したい覚醒と静止の期間を示唆している。

超巨大ブラックホールの軽食の輝きを追跡する

Marin氏と同僚の研究チームは、NASAの撮像X線偏光計(IXPE)を使って、いて座A*の最近の軽食でX線に照らされた雲を研究した。これはX線の偏光(または光波の電場の平均方向と強度)を測定する。偏光角度は、光源を指し示すコンパスのような働きをする。その結果、いて座A*がちょうどその方向にあり、発光源であることが判明した。

研究チームは、このデータをチャンドラX線天文台の画像と組み合わせ、XMMニュートン・ミッションのデータと比較した。その結果、近くの雲を明るくしている発光の起源を正確に突き止めることができた。基本的に、ブラックホール降着円盤が近くの物質を食い尽くしたとき、そこから放出されたX線は通常の100万倍以上であった。その結果、セイファート銀河の活動銀河核のように明るくなった。

超巨大ブラックホールで何が起こるか

いて座A*ブラックホールとその降着円盤は、我々の銀河系の中心に埋め込まれている。ブラックホールは賑やかな場所に住んでいる。星はさまざまな軌道でブラックホールの周りを回っている。時折、ガスと塵の雲が通り過ぎる。そして時折、いて座A*の強烈な重力が、その物質の一部を降着円盤に吸い上げる。降着円盤は加熱され、やがてX線を放出するほどのエネルギーを持つようになる。

この軽食はかなり頻繁に起こるが、通常、フレアの寿命は非常に短く、わずか数分というものもある。降着円盤の非常に小さな領域で起こることもある。しかし、200年前のように、より長く、より明るいものもある。この現象では、降着円盤に吸い込まれた物質の雲は、X線の燦然とした長時間の爆発を引き起こすにはかなり大きかったに違いない。

いて座A*についてもっと知る

Marin氏と研究チームは、これらの放出源を突き止めた今、それを放出した大きなフレアについてもっと知りたいと考えている。例えば、それはいつ起こったのか?ピーク時の強さは?実際にどのくらい続いたのか?追跡観測によって何らかの答えが得られるはずであり、また天文学者たちは光り輝く雲の三次元的な眺めを得ることができるだろう。

このようなフレアに関する未解決の最大の疑問の一つは、「何がフレアを引き起こすのか」ということである。明らかに、物質の降下が一役買っている。しかし、いて座A*が “目覚め “近隣の天体を食べ始めるようなことが、他に起こっているのだろうか?NASAのIXPEプロジェクト・サイエンティストであるSteven Ehlert氏は、「IXPEは、銀河系の中心にあるブラックホールがどのようなタイムスケールで変化しているのかをよりよく理解する上で、重要な役割を果たしています」と語った。「活動銀河や超巨大ブラックホールには、人間のタイムスケールで変化が起こりうることがわかっています。私たちは、この銀河の経時的な振る舞いやアウトバーストの歴史についてさらに学んでおり、どの変化が典型的で、どの変化が特異なものなのかを見極めるために、さらなる観測を熱望しています」。

いて座A*のX線放射のを音波処理する

明らかに、いて座A*は19世紀初めの1年半にわたる雲の軽食を摂った後、眠りについた。しかし、近くの分子雲に向かうその「げっぷ」の反響は、天文学者にユニークな機会を与えた。彼らは、NASAの撮像X線偏光計とチャンドラX線天文台からのいて座A*の画像を組み合わせ、音に適応させた。基本的に、彼らはすべての観測データからデジタルデータを取り出し、それを音符と音に変換した。元のデータでは音が小さすぎて人間には聞こえないので、音を人間が聞き取れる音域に変換したのだ。

このビデオでは、アーチ状の線が画像を横切る波紋が見える。オレンジ色に染まったIXPEデータの上を通過するとき、特にオレンジ色の部分が最も明るい場所では、デジタル風のような音が発生する。走行する線が青く着色されたチャンドラのデータを通過するとき、結果として生じる音はスチールドラムのようである。

このソニフィケーションと天文学者が検出したX線エコーを除けば、いて座A*のアウトバーストから地球への影響は感じられなかった。それは、いて座A*が我々から約26,000光年の距離にあるからだ。その距離であれば、X線の巨大なバーストに伴う危険性を伴わずに、はるか昔の現象を眺めることができる。


この記事は、CAROLYN COLLINS PETERSEN氏によって執筆され、Universe Todayに掲載されたものを、クリエイティブ・コモンズ・ライセンス(表示4.0 国際)に則り、翻訳・転載したものです。元記事はこちらからお読み頂けます。



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