天文学者らは50年の探索の末、ついに天の川の中心にあるブラックホールからの風を検出した
天文学研究者らは、天の川銀河の中心に位置する超大質量ブラックホールである射手座A*が物質の流れを放出しているという数十年待望の証拠を明らかにし、その宇宙との相互作用に関する前例のない詳細を明らかにした。
数十年にわたる調査の結果、銀河の中心部から物質が静かに、しかし絶えず流れ出ているという証拠が特定されました。
天の川銀河の中心ブラックホールについての私たちの理解には欠けている部分がありました。 50年以上にわたり、科学者たちは、理論的予測によれば、私たちの銀河の中心に隠された巨大な特異点である射手座A*（Sgr A*）から発せられるはずの特徴的な風を探してきました。しかし、機器の改良や数え切れないほどの分析にもかかわらず、この期待された動きは依然としてとらえどころがありませんでした。
現在、ノースウェスタン大学の専門家がこの現象の検出を発表し、私たちの銀河の謎に満ちた中心の機能について前例のない視点を提供しています。
射手座A*フローの謎を50年ぶりに解明
Sgr A* 周辺地域のこれまでに記録された中で最も詳細な視覚的表現を取得することにより、研究チームは天文学の最も永続的なジレンマの 1 つを解決することに成功しました。この発見はまた、銀河中心で作用する物理力学に関する知識を豊かにします。
調査結果は、有名な科学雑誌「The Astrophysical Journal Letters」に掲載されました。
ノースウェスタン大学のマーク・ゴルスキ氏は、「宇宙には存在しない絶対真空状態でない限り、ブラックホールはある種の流れを放出する必要がある」と説明した。同氏はさらに、「新たな観測のおかげで、この流れの証拠を特定するのに十分な明確さを初めて達成した。データを分析することで、『これだ。50年前に誰もが探していたものがここにある』と確認した」と付け加えた。
ゴルスキ氏とともに研究を率いたエレナ・ムルチコワ氏は、「ブラックホールに非常に近い分子ガスがブラックホールに供給していることを当初は証明できた」と強調した。彼女はまた、「この流れは大きな強度を持たず、その向きは時間の経過とともに変化する傾向がある。この事実は、いて座A*が特異な現象ではなく、宇宙における地球の位置も排他性によって区別されないことを示している」と強調した。
ブラックホールの流れが銀河の形成に及ぼす影響
マーク・ゴルスキーは、ノースウェスタン大学の天体物理学学際探査研究センター (CIERA) で研究助教授を務めており、銀河進化の研究に重点を置いています。一方、エレナ・ムルチコワはブラックホール天体物理学の権威であり、同じ機関のワインバーグ芸術科学大学で物理学と天文学を教えており、CIERAの会員でもあります。
ブラックホールは周囲のあらゆるものを引き付けるという評判にもかかわらず、物質を放出する能力もあります。科学界は数年前から、活動中のブラックホールが高エネルギーの流れを放出すると予測してきた。ガスがらせん状に内側に引き込まれると、光の速度に近づく速度に達します。この加速により、この物質の一部が風または強力なジェットとして宇宙に放出されるのに十分なエネルギーと圧力が生成されます。
Sgr A* による以前の噴火イベントの記録はありましたが、流れが途切れなかったという証拠はとらえどころがありませんでした。ノースウェスタン研究チームは、この困難はブラックホールの現在の状態によるものだと示唆しています。ブラックホールは比較的静止状態にあり、そのため検出が複雑であることで知られています。
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ムルチコワ氏は、「私たち自身のブラックホールを研究するには、銀河面を横断する必要がある」と説明した。彼女は、「これには、ガス、塵、イオン化した構造の高密度の層を通して観察する必要があるため、視覚化がかなりの課題になります。」と詳しく述べています。
アルマ望遠鏡は銀河核を最も鮮明に観察できる
つまり、観察方法の改善により、研究者は前例のないレベルの精度でこの領域を研究できるようになりました。チリのアタカマ大型ミリ波/サブミリ波アレイ (ALMA) が実施した 5 年間にわたる詳細な観測に基づいて、ゴルスキ博士とムルチコバ博士は、いて座 A* を取り囲む冷たい分子ガスのこれまでで最も詳細な表現を生成することができました。
新しい画像に記録されたガスは、ブラック ホールからわずか 1 パーセク、つまり約 3 光年に相当します。物体の強力な電波放射を打ち消す校正方法を採用した後、チームは以前の描写と比較して 100 倍深く、80 倍鮮明なマッピングを開発しました。この改善された視点により、これまで見えなかった地層が明らかになりました。
新しく発見された側面はすぐにチームの注目を集めました。科学者らは、長さがほぼ 1 パーセク (約 3 光年)、開口部が 45 度で、冷たい分子ガスが存在しない広大な円錐形の空洞を特定しました。最も妥当な結論は、Sgr A* から発せられる熱い流れの存在でした。この流れがその領域を通過すると、冷たいガスが置換されるか、検出できないレベルまで加熱されます。
ゴルスキー氏は、「ブラックホールが熱い物質を放出するとき、それは冷たい物質と混ざりません。ブラックホールを押しのけるか、見えなくなる温度まで上昇させます。温度が高すぎると、冷たいガスは単に観測から消えてしまいます。」と説明した。
巨大な円錐形の空洞が中心部のブラックホールの活動を裏付ける
星も独自の風を生み出しますが、研究チームは、これらの孤立した星の流れがこれほど広大で遮るもののない領域を形成できないことを発見しました。隣接する星が放出するエネルギーの合計でも、この効果には十分ではありません。
ゴルスキ氏は、この地域を「物質が大幅に欠如している」と表現した。同氏はさらに、「我々はこの空洞を形成するのに必要なエネルギー量を推定したが、その値はこの地域の星の供給能力を超えている。したがって、超大質量ブラックホールからの寄与が不可欠である。さらに、空洞の円錐形はブラックホールに直接向いている。」と付け加えた。
研究結果を発表する前に、科学者たちはさらなる検証を求めました。彼らは自分たちの結果を、同じ場所での強いX線放射を確認したNASAのチャンドラX線天文台の以前の記録と比較した。チャンドラのデータは、アルマ望遠鏡の分析で検出されたガスのない空洞と完全に一致することを示しました。
ゴルスキ氏は、「異常な主張には同様に顕著な証拠が必要である」と述べた。同氏はさらに、「私たちの目標は、画像内の単純なエラーに遭遇しないようにすることであった。したがって、チャンドラの X 線表現は私たちの分析を完璧に補完し、分子の特徴の相関関係を確認した。」と続けた。
チャンドラのX線観察が新たな発見を裏付ける
ムルチコワは、「何か新しいことに直面したとき、最初の反応は『なんてすごいことだ、発見したんだ』とは思わないことだ」と明かした。それどころか、彼女は最初の思いを「『なんてことだ、私の方法論のどこが間違っているんだろう？』」と表現しました。しかし、彼女は「私たちの画像をX線に重ね合わせると、すべての要素が整列し、理解が明確になった」と結論付けました。
近くのイオン化ガスの流れに対する流れの影響範囲を考慮すると、この放出は少なくとも 20,000 年にわたって活発であったと研究チームは計算しています。この発見はまた、Sgr A* が、さまざまな銀河にある他の膨大な数の超大質量ブラック ホールと比較して比較的穏やかであることも示しています。
ムルシコワ教授は、他の銀河にあるほとんどのブラックホールは、その存在期間中、低活動状態のままであるが、「しかし、多くの場合、私たちはそれらがピークエネルギーにあるときしか研究できないことが多い」と強調した。同氏はさらに、「観察されるのが最も一般的ではないにもかかわらず、この活動が最も少ない状態のブラックホールを調査することは非常に重要である。いて座A*は、これまでほとんど記録されていない挙動である静止期のブラックホールのダイナミクスを理解する前例のない機会を私たちに提供してくれる」と付け加えた。
