ブラックホールは、自然の中で最も興味深く、畏敬の念を起こさせる力の1つです。彼らはまた、従来の物理学のルールがそれらの存在下で崩壊する方法のために、最も神秘的なものの一つです。何十年にもわたる調査と観察にもかかわらず、それらについて私たちが知らないことがまだたくさんあります。実際、最近まで、天文学者はブラックホールの画像を見たことがなく、質量を測ることができませんでした。
しかし、モスクワ物理技術研究所（MIPT）の物理学者チームは最近、ブラックホールの存在を確認しながら間接的にブラックホールの質量を測定する方法を考案したことを発表しました。彼らは最近の研究で、メシエ87活動銀河の中心にある最近イメージされた超大質量ブラックホールでこの方法をどのようにテストしたかを示しました。
研究はの8月号に掲載されました 王立天文学会の月次通知。 MIPTの研究者に加えて、チームにはオランダに拠点を置くVLBI ERIC（JIVE）の共同研究所、台湾のアカデミアシニカの天文学と天体物理学研究所、および日本のNOAJの水沢VLBI天文台のメンバーが含まれていました。
何十年もの間、天文学者は、ほとんどの巨大な銀河の中心に超大質量ブラックホール（SMBH）があることを知っていました。このSMBHの存在は、コアでかなりの量の活動を引き起こし、そこでガスとダストは降着円盤に落下し、それらを光、ラジオ、マイクロ波、X線、およびガンマ線を放出させる速度まで加速します。放射線。
一部の銀河では、コア領域によって生成される放射線の量が非常に明るいため、実際には、その円盤内のすべての星からの光を組み合わせたものを圧倒します。これらはアクティブな銀河核（AGN）銀河として知られています。それらはアクティブなコアを持ち、他の銀河は比較的「静か」だからです。銀河がアクティブであることを示すもう1つのわかりやすい識別子は、伸びる過熱物質の長いビームです。
これらの「相対論的ジェット」は何百万光年も外側に伸びることができますが、それらの物質は光速の数分の1まで加速されるため、このように呼ばれています。これらのジェットはまだ完全には理解されていませんが、現在のコンセンサスは、それらが急速に回転するSMBHによって引き起こされる特定の「運動効果」によって生成されるというものです。
相対論的ジェットを持つ活発な銀河の良い例は、おとめ座コンステレーションの方向にある超巨大銀河、メシエ87（別名、おとめ座A）です。この銀河は地球に最も近い活発な銀河であり、したがって最も研究されている銀河の1つです。 1781年にチャールズメシエ（星雲と間違えた）によって最初に発見され、それ以来、定期的に研究されてきました。 1918年までに、その光ジェットは、この種の観測された最初のものとなりました。
その近接性のおかげで、天文学者はメシエ87のジェットを綿密に研究することができました。その構造とプラズマ速度をマッピングし、ジェットの流れの近くで温度と粒子密度を測定しました。ジェットの境界は非常に詳細に研究されており、研究者は、ジェットがその長さに沿って均一であり、遠くまで広がると（放物線から円錐に）形状が変化することを発見しました。
これらすべての観察結果により、天文学者は活動銀河の構造と、ジェットの形状の変化と銀河核のブラックホールの影響との関係に関する仮説を検証することができました。この場合、国際調査チームはこの関係を利用して、M87のSMBHの質量を決定しました。
チームはまた、ジェットの破損を予測する理論モデルに依存していたため、SMBHの質量がM87のジェットの観測された形状を正確に再現するモデルを作成することができました。また、ジェットの幅とコアとその形状の破損との間の距離を測定することにより、M87のジェット境界が2つの特徴的な曲線を持つ2つのセグメントで構成されていることもわかりました。
結局、理論モデル、観測、およびコンピューター計算の組み合わせにより、チームはブラックホールの質量とスピンレートの間接的な測定値を取得することができました。この研究は、ブラックホール推定の新しいモデルとジェットの新しい測定方法を提供するだけでなく、ジェットの構造の根底にある仮説を確認します
基本的に、チームの結果は、ジェットを磁化された流体の流れとして説明し、形状はその中の電磁界によって決定されます。これは、次に、ジェット粒子の速度と電荷、ジェット内の電流、SMBHが周囲のディスクから物質を付着させる速度などに依存します。
これらすべての要因間の相互作用により、ジェットの形状に観測された破損が生じ、これを使用してSMBHの質量と回転速度を推定することができます。調査に関与したMIPT研究所の副長であり、チームの論文の筆頭執筆者であるElena Nokhrinaは、彼らが開発した方法を次のように説明しています。
「ブラックホールの質量とスピンを推定するための新しい独立した方法は、私たちの作業の主要な結果です。その精度は既存の方法に匹敵しますが、最終目標に近づけるという利点があります。つまり、コア「モーター」のパラメーターを洗練して、その性質をより深く理解することです。」
SMBH（Event Horizon Telescopeなど）および次世代の宇宙望遠鏡を研究するための高度な機器が利用できるようになったおかげで、この新しいモデルが徹底的にテストされるのに時間がかかりません。良い候補は、私たちの銀河の中心にあるSMBHである射手座A *です。これは、350万470万の太陽質量と推定されています。
この質量に対してより正確な制約を課すことに加えて、将来の観測では、銀河の核がどれだけアクティブ（または非アクティブ）かを判断することもできます。これらと他のブラックホールの謎が待っています！
