ブラックホールは、既知と未知の絶壁に位置する魅力的な特異点であり、その振る舞いで私たちを驚かせ続けます。 Event Horizon Telescopeのような組織が明らかにしたように、その穴について私たちが知らないことがたくさんあり、さらに悪いことに、私たちがどれだけ知らないかさえも知りません。
現在、科学者はブラックホールの神秘性に追加する新しい現象を観察しました：プラズマの巨大な塊を放出する急速に回転するブラックホール。
問題のブラックホールは、V404 Cygniと呼ばれるバイナリペアの一部です。ブラックホールはその伴星を食べ、その質量を降着円盤に吸い込み、次に2つのジェットを介して物質を排出します。すべてがジェットを持っているわけではありませんが、これはブラックホールでは珍しいことではありません。しかし、異常なのは、ジェットによって噴出される材料のタイミングです。材料は安定した流れではなく、塊で出てきます。
V404 Cygniは地球から約8,000光年離れています。それは、高エネルギー物質と放射線の莫大な爆発を追い出した1989年に最初に発見されました。その後、26年間休止状態になりました。
その後、2015年に再び爆発し、欧州宇宙機関（ESA）のINTEGRAL（国際ガンマ線天体物理学研究所）衛星が高エネルギーガンマ線でそれを研究することができました。ガンマ線の中で最も明るい天体となりました。当時、INTEGRALプロジェクトサイエンティストのエリッククルカーズ氏は次のように述べています。この光源の振る舞いは現時点では異常であり、1時間未満の時間スケールで繰り返し明るい閃光が発生します。これは他のブラックホールシステムではほとんど見られない現象です。”
何が起こっていたのですか？
このようなブラックホールが通常どのように機能するかを確認すると便利です。ブラックホールの巨大な重力は、伴星から降着円盤に物質を引き寄せます。降着円盤が回転し、材料が加熱されて「輝き」ます。一部の物質はブラックホールに到達せず、ジェットから放出されます。
現在に至っており、2015年のバースト中に複数の観測所によって収集されたデータに基づく新しい研究が説明を提供しています。
“バースト中に、材料がブラックホールの近くから非常に高速で噴出されたときのジェット放出の詳細を観察しました」と論文の共著者であるESAの天体物理学者であるSimone Migliariは言います。 「ジェットが1時間未満のタイムスケールでさまざまな方向に噴出しているのがわかります。これは、システムの内部領域が非常に高速で回転していることを意味します.”
はい、ブラックホールはその伴星を食べて、物質を降着円盤に吸い込んでいます。そして、はい、ディスク内の一部の材料はジェットで排出されます。しかし、調査によると、これはバーストでのみ発生します。これは、何らかの理由でブラックホールが自身の降着円盤とずれているためです。
「V404 Cygniの違いは、素材のディスクとブラックホールがずれていることです。新しい論文の筆頭著者であるオーストラリアのカーティン大学にある国際電波天文研究センター（ICRAR）のJames Miller-Jones准教授は言います。
“これにより、ディスクの内側が回転している回転するコマのようにぐらついて、向きが変わると異なる方向に火が噴出するようです.”
ぐらつきとは、マテリアルがブラックホールに均等に落ちないことを意味します。爆発した場合、大量の材料が短時間で穴に落ちました。これにより、降着円盤内の物質の量が増加し、エネルギーの爆発を引き起こします。
INTEGRALは、V404 Cygniを4週間監視したため、この研究に不可欠でした。他の観測所は数時間しか見ることができませんでした。 INTEGRALの観測により、科学者はブラックホールのメカニズム、その形状、エネルギーレベルを理解し、流入する物質と流出する物質をリンクさせることができました。
“INTEGRALを使用すると、V404 Cygniを4週間継続して見ることができましたが、他の高エネルギー衛星は短いスナップショットしか撮れませんでした」とESAのINTEGRALプロジェクトサイエンティストであるErik Kuulkers氏は述べています。
“X線データ モデルをサポートする 降着円盤の内部は、システムの残りの部分に対して傾いています。これは、おそらく、伴星の軌道に対してブラックホールのスピンが傾いているためです。」とSimoneは説明します。
問題は残っていますが、なぜそれがずれているのですか？
ミスアラインメントの原因については、いくつかの予備的な推測しかありません。超新星だったのかもしれません。
ブラックホール自体が超新星によって作成されたため、その最初のキックによって、その降着円盤の穴と内部セグメントがずれている可能性があります。とにかく、それがシミュレーションが示すものです。
“結果は、ブラックホールとジェットの近くの降着流が一緒に回転する可能性がある、最近のコンピューターシミュレーションでも研究されているシナリオに適合します。」とクルカーズは言う。
“流入するガスとスピンの位置がずれている、強く降り注ぐブラックホールでも同様のダイナミクスを期待する必要があります。宇宙全体のブラックホールの観測結果を解釈するときは、ジェットの傾斜角度の変化を考慮する必要があります。.”
出典：
- 研究論文：恒星質量ブラックホールシステムVG404 Cygniで急速に変化するジェットの向き
- プレスリリース：つばを吐くブラックホール
- ESAの統合ミッション
- プレスリリース：モンスターブラックホールが26年後に目覚める
