4月 15, 2024

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休眠中の超大質量ブラックホールが星々の粉砕によって一時的に目覚める

休眠中の超大質量ブラックホールが星々の粉砕によって一時的に目覚める

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Very Long Baseline Array (VLBA) によって撮影されたこの画像には、赤い線のある塊として見える 2 つの超大質量ブラック ホールが示されています。 ブラックホールは楕円銀河の中心にあります。 色は電波放射の異なるスペクトルの傾きを表し、赤はブラック ホールの周囲のより密度の高い領域を示します。 右側のブラックホールはおそらく最近、巨大な星を飲み込み、2機の高速ジェットを飛ばしたと思われる。 これらのジェットの端は、ブラック ホールの上下に緑色の点として表示されます。 クレジット: H.L. マネス/グリンネル大学

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Very Long Baseline Array (VLBA) によって撮影されたこの画像には、赤い線のある塊として見える 2 つの超大質量ブラック ホールが示されています。 ブラックホールは楕円銀河の中心にあります。 色は電波放射の異なるスペクトルの傾きを表し、赤はブラック ホールの周囲のより密度の高い領域を示します。 右側のブラックホールはおそらく最近、巨大な星を飲み込み、2機の高速ジェットを飛ばしたと思われる。 これらのジェットの端は、ブラック ホールの上下に緑色の点として表示されます。 クレジット: H.L. マネス/グリンネル大学

コンパクト対称天体 (CSO) として知られる謎の銀河群に関する新たな調査により、これらの天体が見た目とはまったく異なることが明らかになりました。 CSO は、中心に超大質量ブラック ホールを抱える活動銀河です。 これらの巨大なブラック ホールから 2 つのジェットが放出され、光速に近い速度で反対方向に移動します。 しかし、激しいジェットを伴う他の銀河と比較すると、これらのジェットは長距離に渡って広がることはなく、はるかにコンパクトです。

天文学者らは何十年もの間、CSOはまだ若いだけで、彼らの飛行機は最終的にはより遠くまで飛行するようになるのではないかと疑っていた。 現在、3つの異なる新聞が報じています。 天体物理ジャーナル、カリフォルニア工科大学が率いる研究チームは、市民社会組織は若くなく、むしろ寿命が比較的短いと結論付けました。

「これらの CSO は若くありません」と、調査を主導したロビンソン天文学名誉教授アンソニー (トニー) レッドヘッドは説明します。 「人間の成人より寿命が短いとはいえ、12歳の犬をミニチュアと呼ぶことはできません。これらの生き物は、何百万年ではなく、何千年にわたって生きて死ぬ独自の種です。」 より大きなジェットがある銀河では、年がかかるのが一般的です。」

新しい研究では、チームは3,000人以上のCSO候補者の文献と以前の観察をレビューし、64人が本物であることを確認し、さらに15人のCSOを特定した。 これらの天体はすべて、国立電波天文台の超長基線アレイ (VLBA) によって以前に観測されており、一部は他の高解像度電波望遠鏡によって観測されています。

コンパクト対称天体(CSO)と呼ばれる宇宙天体は、単一の大質量星が超大質量ブラック ホールの近くをさまよって引き裂かれるときに形成される可能性があります。 このアニメーションで強調されているこのプロセスは、最大 5,000 年間持続する猛烈な双極子ジェットを生成します。 クレジット: B. サクストン/NRAO/AUI/NSF

「VLBA 観測は天文学の中で最も詳細な観測であり、100 マイル離れた場所で人間の髪の毛の幅を測定するのと同等の詳細な画像が得られます」とレッドヘッド氏は言います。

研究チームの分析は、CSOは5,000年以内に飛行機を避け続けた後、死亡すると結論づけている。

「CSO ジェットは非常に活発なジェットですが、動作を停止しているようです」とカリフォルニア工科大学の天文学助教授であり、研究の 1 つの共著者であるヴィクラム・ラヴィは言う。 「噴流源からのジェットの流れが止まる。」

短命ジェットの原因について、科学者らは、その原因は潮汐破壊現象(TDE)だと考えている。TDEは、単一の星が超大質量ブラックホールに近づきすぎて食べられるときに起こる。

「私たちは、1つの星が引き裂かれ、その後、そのすべてのエネルギーがブラックホールの回転軸に沿ってジェットに注ぎ込まれると考えています」とレッドヘッド氏は言う。 「巨大なブラックホールは最初は私たちには見えませんが、星を飲み込むときに爆発が起こります。ブラックホールには燃料があり、私たちはそれを見ることができます。」

この図は、CSO (複数の場合もある) がどのように形成される可能性があるかを示しています。 単一の重い星がブラック ホール (左) に近づきすぎると、食べられてしまいます。 これにより、ブラック ホールは超高速双極子ジェットを発射します (中央)。 ジェットは外側に伸び、その熱い先端は電波放射で輝きます (右)。 クレジット: B. サクストン/NRAO/AUI/NSF

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この図は、CSO または CSO がどのように形成される可能性があるかを示しています。 単一の重い星がブラック ホール (左) に近づきすぎると、食べられてしまいます。 これにより、ブラック ホールは超高速双極子ジェットを発射します (中央)。 ジェットは外側に伸び、その熱い先端は電波放射で輝きます (右)。 クレジット: B. サクストン/NRAO/AUI/NSF

レッドヘッド氏は、1990年代にCSOがTDEによって支援されているのではないかと最初に疑ったが、この考えは科学界ではほとんど注目されなかったという。 「TDE の観測証拠が蓄積され始めるまでに何年も経過したため、この仮説はほとんど忘れられていました」と彼は言います。 彼の最初の仮説の時点では、見つかった市民社会組織は 3 つだけでした。

時は 2020 年に早送りします。電波天文学のさまざまな問題を掘り下げるために CSO の研究を一時停止していたレッドヘッドは、このテーマを再検討する時期が来たと判断しました。 彼は同僚を Zoom に集め、文献を徹底的に調査し、CSO として誤ってラベル付けされているものを取り除くことにしました。 その後 2 年間にわたり、チームは 3,000 人を超える CSO 候補者を調査し、真の CSO となるために必要な基準を備えた候補者をわずか 12 人に絞り込みました。

最終的に、CSO のイメージは、巨大な兄弟たちよりもはるかに早く消滅しつつある非常に異なるジェットのファミリーとして浮上し始めました。たとえば、電波で明るく輝く非常に強力なジェットを吐き出す銀河である白鳥座 A などです。波長。 。 これらのジェットは各方向に約 23 万光年の距離まで広がり、数千万年続きます。 対照的に、CSO ジェットは最大で約 1,500 光年まで伸び、約 5,000 年後に消滅します。

天文学者らによると、CSOジェットは、超大質量ブラックホールが恒星だけでなく、巨大な恒星を攻撃したときに形成される可能性が高いという。

Very Long Baseline Array (VLBA) によって撮影されたこの画像は、J1734+0926 として知られるコンパクト対称オブジェクト (CSO) を示しています。 赤い塊は、目に見えないブラック ホールから発せられる強力な双極子電流の端です。 クレジット: M. L. レスター/パデュー大学

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Very Long Baseline Array (VLBA) によって撮影されたこの画像は、J1734+0926 として知られるコンパクト対称オブジェクト (CSO) を示しています。 赤い塊は、目に見えないブラック ホールから発せられる強力な双極子電流の端です。 クレジット: M. L. レスター/パデュー大学

「私たちが以前に経験した TDE は数年しか続かなかったのです」と Ravi 氏は言います。 「私たちは、破壊された星はサイズが非常に大きいか、非常に重い、またはその両方であるため、CSO に燃料を供給する壮大な TDE ははるかに長く続くと信じています。」

研究者らは、CSOの多様な無線画像を分析することで、CSOの生涯を記録した写真アルバムをめくってジェット機がどのように進化するかを観察するのと同じように、物体が時間の経過とともにどのように老化するかを追跡できると述べている。 若い CSO はブラック ホールに近い短いジェットを持っていますが、古い天体はブラック ホールから遠くまで伸びるジェットを持っています。

ほとんどのジェット機は消滅しますが、科学者らは、100 個に 1 個が白鳥座 A のジェット機と同じくらい長生きすると推定しています。そのようなまれなケースでは、銀河が他の銀河と合体する可能性が高く、この乱流プロセスにより銀河の大きな空間が形成されます。 。 燃料の量。

レッドヘッド氏と彼のチームの発見が追加の観測によって確認されれば、CSOは銀河の中心にある大質量星が超大質量ブラックホールとどのように相互作用するかを研究する全く新しい方法を提供することになる。

「これらの物体は実際には、独自の明確な起源を持つ別個のグループであり、それらについて、そしてそれらがどのようにして生まれたのかをもっと知るのはこれからです」とレッドヘッド氏は言います。 「これらの天体を数百万年ではなく、数年から数十年のタイムスケールで研究できることにより、超大質量ブラックホールと、そこに存在する多くの驚くべき予期せぬ驚きを研究するための全く新しい研究室への扉が開かれました。」

詳しくは:
S. Kehlmann et al.、コンパクトな対称オブジェクト。 I. 包括的な本物のカタログを目指して、 天体物理ジャーナル (2024年)。 土井: 10.3847/1538-4357/ad0c56

S. Kehlmann et al.、コンパクトな対称オブジェクト。 第二に。 高い光度を持つ明確な活動銀河群の存在を確認し、 天体物理ジャーナル (2024年)。 土井: 10.3847/1538-4357/ad0cc2

AC S Readhead 他、Compact Symmetrical Objects。 三番目。 高光度枝の進化と潮汐擾乱現象との関連の可能性、 天体物理ジャーナル (2024年)。 土井: 10.3847/1538-4357/ad0c55

雑誌情報:
天体物理ジャーナル


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