超大質量ブラックホールが地球に高エネルギービームを直撃

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NASAのミッションでは、4億光年離れたところから地球に向けて高エネルギービームを照射している超大質量ブラックホールが観測された。

高エネルギービームを放射するマルカリアン 421 のシミュレーション。写真: NASA/パブロ・ガルシア — 高エネルギービームを放射するマルカリアン 421 のシミュレーション。写真: *NASA/パブロ・ガルシア*

活動的な超大質量ブラックホールは、降着円盤と呼ばれる回転する物質の円盤に囲まれており、時間の経過とともにブラックホールに物質を供給します。ブラックホールが飲み込みきれない物質の一部は、極へと流れ込み、ほぼ光速で放出されます。この過程で、非常に明るく高エネルギーの電磁放射が発生します。NASAが最近検出したように、場合によっては、この電磁放射が地球に直接向けられ、ブレーザーと呼ばれる現象が発生すると、 Live Scienceは7月30日に報じました。

マルカリアン421と呼ばれるこのブレーザーは、おおぐま座に位置し、2021年12月に打ち上げられたNASAのX線偏光観測衛星（IXPE）によって観測されました。IXPEは、磁場の方向を示す偏光と呼ばれる磁場の特徴を観測します。マルカリアン421から噴出されるジェットの偏光は、粒子が加速しているジェットの部分にも、ねじれた構造を持つ磁場が存在することを示しています。

ブレーザーは数百万光年にわたって宇宙に広がっていますが、その生成メカニズムは未だ十分に解明されていません。しかし、イタリア宇宙機関の天体物理学者で本研究の筆頭著者であるローラ・ディ・ジェス氏は、マルカリアン421に関する新たな発見は、この宇宙現象の解明に役立つ可能性があると述べています。

活動的な超大質量ブラックホールのジェットが非常に明るい主な理由は、粒子が光速に近づき、膨大なエネルギーを放出し、アインシュタインの特殊相対性理論に従って作用するためです。ブレーザーは、地球に向かうにつれて光の波長が増幅され、周波数とエネルギーがともに増大することでも明るくなります。その結果、ブレーザーは銀河系内のすべての星から発せられる光をすべて合わせたよりも明るくなる可能性があります。現在、IXPEはこの光を用いて、マルカリアン421のジェット中心部の物理特性を解明し、その発光ビームの源を特定しています。

IXPEデータの解析により、ビームの偏光は1回目と2回目の観測でゼロに低下したことが示されました。研究チームは、磁場がコルク抜きのように回転していることを発見しました。可視光、赤外線、電波といった電磁波の測定は、ビームの安定性や構造に影響を与えませんでした。これは、衝撃波がマルカリアン421のねじれた磁場に沿って伝播したことを意味します。今回の新たな発見は、ねじれた磁場がビーム内の粒子を加速させる衝撃波に寄与していることを示す、これまでで最も明確な証拠となります。

研究チームは、この現象の背後にあるメカニズムを理解するために、マルカリアン421の探査を継続するとともに、同様の特徴を持つ他のブレーザーを特定する予定です。

アン・カン（ Live Scienceによると）

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