私たちの銀河の中心で射手座A *が発見されて以来、天文学者は、大規模な銀河のほとんどに超大質量ブラックホール（SMBH）がコアにあることを理解するようになりました。これらは、これらの銀河の核で生成される強力な電磁放射（「アクティブガラティック核」（AGN）として知られています）によって証明されます。これは、ガスとダストがSMBHに付着することによって引き起こされると考えられています。
何十年もの間、天文学者たちはブラックホールの大きさと大きさを決定するためにAGNからの光を研究してきました。この光はスペクトル線を広げるドップラー効果の影響を受けるため、これは困難でした。しかし、中国と米国の研究者によって開発された新しいモデルのおかげで、天文学者はこれらの広域領域（BLR）を研究し、ブラックホールの質量についてより正確な推定を行うことができるかもしれません。
研究「活発な銀河核における幅広い輝線の起源としての、潮汐的に破壊されたほこりの塊」は、最近科学ジャーナルに掲載されました 自然。この研究は、中国科学院の高エネルギー物理学研究所（IHEP）の研究者であるJian-Min Wang氏が、ワイオミング大学と南京大学の支援を得て主導しました。
それを分解するために、SMBHはそれらを取り巻くガスとダストのトーラスを持っていることで知られています。ブラックホールの重力により、このトーラス内のガスは毎秒数千キロメートルの速度に加速され、それによってガスが加熱され、さまざまな波長の放射線が放出されます。このエネルギーは最終的に周囲の銀河全体を上回り、天文学者がSMBHの存在を判断できるようになります。
物理学と天文学科のUW教授であり、研究の共同執筆者であるマイケルブラザートンは、UWプレスリリースで次のように説明しています。
「人々は「それはブラックホールだと思っています。なぜそんなに明るいのですか？」ブラックホールはまだ暗いです。ディスクは非常に高い温度に達するため、ガンマ線、X線、UV、赤外線、電波などの電磁波スペクトル全体に放射線を放出します。ブラックホールとブラックホールが供給している周囲の付加ガスは、クエーサーをオンにする燃料です。」
これらの明るい領域を観察することの問題は、それらの明るい領域内のガスがさまざまな方向に非常に速く移動しているという事実に起因します。遠ざかる（私たちに相対して）ガスはスペクトルの赤い端に向かってシフトしますが、私たちに向かって移動するガスは青い端に向かってシフトします。これがブロードライン領域につながり、放射された光のスペクトルがらせん状になり、正確な読み取り値を得ることが難しくなります。
現在、活動銀河核におけるSMBHの質量の測定は、「残響マッピング技術」に依存しています。簡単に言うと、これにはコンピューターモデルを使用してBLRの対称スペクトル線を調べ、それらの間の時間遅延を測定することが含まれます。これらの線は、SMBHの重力によって光イオン化されたガスから生じると考えられています。
ただし、幅広い輝線とBLRのさまざまなコンポーネントについてはほとんど理解されていないため、この方法では200〜300％の不確実性が生じます。 「ブラックホールの質量を診断するのに役立つスペクトルのブロードライン領域について、より詳細な質問に答えようとしています」と、Brotherton氏は述べています。 「人々は、これらの幅広い輝線領域がどこから来ているのか、あるいはこのガスの性質を知りません。」
対照的に、王博士が率いるチームは、SMBHを取り巻くガストーラスのダイナミクスを考慮した新しいタイプのコンピューターモデルを採用しました。彼らは、このトーラスは、ブラックホールによって潮のように破壊された物質の個別の塊で構成され、その中に流入するガス（別名、降着）と、流出として排出されるものと想定しています。
このことから、BLRの輝線には、「非対称性」、「形状」、「シフト」という3つの特性があることがわかりました。対称と非対称の両方のさまざまな輝線を調べた結果、これらの3つの特性は、トーラス内の動きの角度の結果であると解釈されるガスの束の明るさに強く依存していることがわかりました。またはブラザートン博士が言ったように：
「私たちが提案することは、これらのほこりっぽい塊が動いていることです。いくつかは互いにぶつかって合体し、速度を変える。多分彼らはブラックホールが住んでいるクエーサーに移動します。一部のクランプは、広域領域からスピンインします。一部は追い出されます。」
結局、彼らの新しいモデルは、ブラックホールトーラスからの潮汐的に破壊された物質の塊がBLRガスの供給源を表す可能性があることを示唆しています。以前のモデルと比較して、ワン博士と彼の同僚によって考案されたものは、SMBHの近くで異なる主要なプロセスとコンポーネント間の接続を確立します。これらには、ブラックホールの供給、光イオン化ガスの供給源、およびダストトーラス自体が含まれます。
この研究は、AGNを取り巻くすべての謎を解決するものではありませんが、スペクトル線に基づいてSMBHの正確な質量推定値を取得するための重要なステップです。これらから、天文学者はこれらのブラックホールが大きな銀河の進化において果たした役割をより正確に決定することができるかもしれません。
この研究は、中国科学技術院が管理する国家科学技術研究開発基幹プログラムおよびフロンティア科学基幹研究プログラムの支援を受けて可能になりました。
