天文学者は、振動するブラックホールのガスの渦をイメージしています

天文学者は、振動するブラックホールのガスの渦をイメージしました

ブラックホールは、光でさえ極端な「重力の爪」から逃れることができないほどの恐ろしい密度の宇宙物体です。 しかし、それらが見えないからといって、それらを観察する方法が見つからないという意味ではありません。

今回、天文学者は、地球から約10億光年離れた、Centaurus星座で見つかった銀河IRAS13224-3809の超巨大な渦の輪郭をマッピングしました。

これを達成するために、研究者たちは、欧州宇宙局(ESA)のX線天文台XMM-ニュートンによって作成された、付着するブラックホールの観測を使用しました。

付着のしくみは次のとおりです。空間内の物質がブラックホールに引き付けられると、スパイラルマテリアルが加熱されるほど高速になり、数百万度(およびそれ以上)の温度に達します。

この過熱された渦は、X線が衝突し、渦の近くのガス粒子で反射するときに宇宙望遠鏡によって検出できる放射を生成します。

科学者たちは、これらの相互作用を観察することはエコーに類似しており、音の反響が3次元空間の形状と構造について私たちに知らせることができるのとほぼ同じ方法で、「光エコー」が超巨大な黒い穴の目に見えない形状を明らかにすることもできると言います。

コロナ振動を伴う、周囲のガスを供給するブラックホール。 (ESA)

「同様に、X線エコーがブラックホールの近くでどのように伝播するかを観察して、領域の形状と、物質が特異点に消える前の物質の蓄積の状態をマッピングすることができます」とケンブリッジ大学の天体物理学者ウィリアム・オールストンは説明します。

「それは宇宙のエコーの場所のように見えます。」

X線残響マッピングと呼ばれる手法は新しいものではありませんが、進化しています。 光エコーは、IRAS13224-3809の23日以上の観測からOllstonと彼のチームによって受信されました。

そうすることで、彼らは予期していなかった何かを見ました。ブラックホールのコロナ(オブジェクトの付着ディスク上に浮かぶ非常に熱い電子の領域)が急激に燃え上がり、その明るさはわずか数時間で50回変化しました。

「王冠のサイズが変わると、家の天井が上下に動いているかのように光のエコーが変化し、あなたの声の音が変わります」とアルストンは言います。

「光のエコーを追跡することで、この変化するコロナを確認することができ、さらに興味深いことに、コロナのサイズが変化しなかった場合に判断できるよりも、ブラックホールの質量と回転の値がはるかに良くなりました。」

超巨大なブラックホールIRAS13224-3809のこの一瞥は、詳細の点で前例のないかもしれません。

研究者たちは現在、同じ方法を使用して、他の多くの遠方の銀河のブラックホールの物理学を研究することを望んでいます。 何百もの超巨大なブラックホールがXMM-ニュートンの範囲内にあり、ESAのアテナ衛星が2031年に軌道に乗ると、さらに多くの穴が見えるようになります。

これらの回転する渦が私たちに伝えていることはまだわかっていませんが、私たちはいくつかの信じられないほどの発見の危機に瀕しているようです。

調査結果はNatureAstronomyに報告されます。

出典:写真:ESA

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