昨年、天文学者達は遠方の銀河に静止しているブラックホールを発見しました。このブラックホールは、通過する恒星を細断して消費した後に爆発しました。現在、研究者たちは、ブラックホールに落ちる寸前の物質から発生する爆発の後の数日間に観測された特有のX線信号を特定しました。
準周期的振動またはQPOと呼ばれるこの物語の信号は、宇宙で最もコンパクトな天体（白い矮星、中性子星、ブラックホール）を囲むことが多い降着円盤の特徴です。 QPOは多くの恒星質量のブラックホールで見られ、太陽の100倍から100,000倍のミドル級の質量を持ついくつかのブラックホールでは、QPOの魅力的な証拠があります。
新しい発見まで、QPOは1つの超大質量ブラックホール（数百万の太陽質量を含み、銀河の中心に位置するタイプ）の周りでのみ検出されていました。その物体はセイファート型銀河REJ 1034 + 396で、5億7600万光年の距離に比較的近くにあります。
「この発見は私たちの到達範囲を数十億光年離れたブラックホールの最も内側の端にまで拡大しました。これは本当に驚くべきことです。これにより、ブラックホールの性質を探り、宇宙が今日とは大きく異なっていた時代にアインシュタインの相対性理論をテストする機会が与えられました。 Reisが率いるチームを率いて、周回中のすざくとXMM-Newton X線望遠鏡からのデータを使用してQPO信号を明らかにしました。この発見は、Science Expressで本日発表された論文に記載されています。
Sraft J1644 + 57として知られるX線源は、星座ドラコにおけるその天体座標の後、2011年3月28日にNASAのSwift衛星によって発見されました。元々はガンマ線バーストと呼ばれるより一般的なタイプのバーストであると想定されていましたが、段階的なフェードアウトはこれまでに見られたものとは一致しませんでした。天文学者たちはすぐに、彼らが見ているのは本当に並外れた出来事の結果であるという考えに収束しました。遠くにある銀河の休眠中のブラックホールが目を覚まし、通過する星をかき混ぜました。銀河は遠く離れているため、イベントからの光は地球に到達する前に39億年も移動しなければなりませんでした。
ビデオ情報：2011年3月28日、NASAのSwiftは、ブラックホールが星を食い尽くしているために発生したと考えられる強力なX線フレアを検出しました。ここに示す1つのモデルでは、偏心軌道上の太陽のような星が銀河の中心のブラックホールに近すぎます。星の質量の約半分がブラックホールの周りの降着円盤に供給され、それが次に、地球に向かって放射をビームする粒子ジェットに動力を供給します。クレジット：NASAのGoddard宇宙飛行センター/概念イメージラボ
星はブラックホールに最も近い点に達し、すぐに引き裂かれ、激しい潮汐を経験しました。そのガスの一部はブラックホールに向かって落下し、その周りにディスクを形成しました。このディスクの最も内側の部分は、X線を放射するのに十分なほどの高温で、数百万度の温度まで急速に加熱されました。同時に、まだ完全には理解されていないプロセスを通じて、ブラックホールの近くに形成されたディスクに垂直な反対方向のジェットが形成されました。これらのジェットは、ブラックホールのスピン軸に沿った光の速度の90％を超える速度で物質を外向きに爆破しました。これらのジェットの1つがたまたま地球をまっすぐに指しているだけです。
爆発の9日後、レイス、ストロマイヤーらは、NASAが参加する宇宙航空研究開発機構が運用するX線衛星「すざく」を使って、スウィフトJ1644 + 57を観測した。約10日後、彼らは欧州宇宙機関のXMM-Newton観測所を使用して、より長い監視キャンペーンを開始しました。
「ジェット内の物質は非常に速く移動し、視線の近くに角度が付けられていたため、相対性効果の影響により、XPO信号が大きくなり、QPOを捕らえることができました。宇宙飛行士であり、NASAのメリーランド州グリーンベルトにあるゴダード宇宙飛行センターでの研究の共著者であるTod Strohmayer氏はこのように述べています。
最も内側のディスクの高温ガスがブラックホールに向かって螺旋状になると、天文学者が最も内側の安定した円軌道（ISCO）と呼ぶ点に到達します。ブラックホールに近づくと、ガスは急速にイベントホライズンに突入し、戻りません。内向きに渦巻くガスはISCOの周りに堆積する傾向があり、そこで非常に熱くなり、X線のフラッドを放射します。これらのX線の輝度は、ほぼ一定の間隔で繰り返されるパターンで変化し、QPO信号を生成します。
データは、Swift J1644 + 57のQPOが3.5分ごとに循環し、そのソース領域がブラックホールの中心から220〜580万マイル（4〜930万km）の間にあることを示しています。正確な距離は、ブラックホールの速度に依存します。回転しています。これを展望すると、最大距離は太陽の直径の約6倍にすぎません。 QPO領域からイベントホライズンまでの距離も回転速度に依存しますが、ブラックホールが最大速度理論でスピンする場合、ホライズンはISCOの内側にあります。
「QPOはブラックホールの非常に縁から情報を私たちに送信します。ここで相対性理論の影響が最も極端になります」とReisは言いました。 「このような遠く離れた距離でこれらのプロセスについて洞察を得る能力は、本当に素晴らしい結果であり、大きな期待を持っています。」
リード画像のキャプション：この図は、Swift J1644 + 57の主な機能を強調し、天文学者がそれについて発見したことを要約しています。クレジット：NASAのゴダード宇宙飛行センター
