チリに囲まれた巨大なブラックホールは星を引き裂くと、超高速の粒子のジェットを噴出する。そのエネルギーは太陽が1年に放出する量の1億2500万倍だという。

　超大質量ブラックホールは、太陽の数百万倍から数十億倍もの質量を持つブラックホールで、ほとんどの大型銀河の中心に存在すると考えられている。

　この怪物に接近した星は、強力な重力によって引き裂かれる。これを「潮汐破壊現象（tidal disruption event）」という。

　ブラックホールが星を引き裂くと、その物質は回転する円盤を形成し、穴の中に落ちる前に明るく輝く。

　これまでの研究では、粒子のジェットが降着円盤の極から外側へ向かってとんでもない速度で噴出されるとも示唆されていた。


ARP 299~BLACK HOLES and COLLIDING GALAXIES

・衝突する銀河「Arp 299」を観測

　今回の研究によると、超大質量ブラックホールはほとんどの場合は、活発に何かをむさぼっいるわけではないという。

　これまで検出された少数の潮汐破壊現象は、このジェットの形成と進化について学ぶチャンスを与えてくれている。

　今回の報告に関して研究者が手にした最初の証拠は、「Arp 299」という地球から1億5000万光年先で衝突する銀河のペアを解析して明らかになったものだ。　これは、カナリア諸島のウィリアム・ハーシェル望遠鏡によって2005年6月30日にもたらされた。


Arp 299 image credit:NASA, ESA, the Hubble Heritage

・片方の銀河のコアから光が放出

　研究著者であるフィンランド、トゥルク大学のセッポ・マッティラ氏によると、片方の銀河のコアから赤外線光の明るい放出が発見されたのだという。

　さらに2005年7月17日、10機の電波望遠鏡ネットワークで構成される超長基線アレイ（VLBA）によって、Arp 299と同じ位置に新たな電波放出源が検出された。

　「時間が経過しても、新しい物体は明るい赤外線波長と電波波長のままでした。ところが可視光やX線では検出できないのです」とマッティラ氏は声明で述べている。

　「最もあり得る可能性は、銀河の中心にある分厚い星間ガスとチリがX線と可視光を吸収し、それが赤外線として再放出されたというものです」


image credit:Bill Saxton/NRAO/AUI/NSF

・ジェットを飲み込む超大質量ブラックホール

　最初、このバーストは超新星の爆発だと考えられていた。しかし、それではデータと一致しない。

　「Arp 299-B AT1」と名付けられた電波放出源を10年近く観察し続けた結果、超新星とは違い、ジェットのように一方向に拡大していることが分かったのだ。

　電波のデータは、ジェットの物質が平均すると光速の25パーセントの速度で外側に突き進んでいることを示唆していた。一方、10年が経過した超新星の平均的な膨張速度は、せいぜい光速の5パーセント程度だろうと予測されている。

　「赤外線と電波の観測に、電波ジェットの最新シミュレーションと超大質量ブラックホール周辺の埃っぽい領域からの赤外線放射の計算を組み合わせた結果、1つの現実的な説明にたどり着きました。赤外線放射と電波放射は、超大質量ブラックホールにうっかり近寄りすぎて飲み込まれている、不運な恒星の破壊に起因するというものです」
　

image credit:youtube

・太陽の2000万倍の質量

　推定では、このジェットを飲み込む超大質量ブラックホールは、太陽の2000万倍の質量がある。それは衝突している銀河ペアの片方のコアにあり、太陽の2倍以上の質量を持つ星を砕いているところである。

　「この現象で発生したジェットの形成と進化を直接観察できたのは史上初のことです」とペレス＝トーレス氏は述べる。

　驚きの発見だ。Arp 299-B AT1は銀河の衝突で生じた超新星爆発を検出するためのプロジェクトの一環として発見された。

　当初、超新星だと考えられていた赤外線バーストだが、2011年になって細長く伸び始めていることが判明し、発見から6年目にして実はジェットであることが明らかになった。

　それからほぼ10年にわたり、1.5 × 10^52エルグ以上もの赤外線と電波が放出された。これは太陽が1年に放出するエネルギーの1250億倍という量である。


image credit:youtube

・潮汐破壊現象の解明に

　今、VLBAを使って、「電波源がいくつもの電波源にばらばらになる様子を目撃しています。ここから、ジェットと周辺の媒体が作用する様子を知ることができます」とペレス＝トーレス氏は言う。

　この現象は、おそらくガスやチリの影響で、可視光やX線波長では明るくなかった。このことは潮汐破壊現象が理論的な予測よりも明るくない理由を説明するかもしれない。

　「赤外線や電波でないと観測できないなんて、一体いくつの似たような現象が見逃されているんでしょうね？」とマッティラ氏は話す。

　このことは赤外線望遠鏡や電波望遠鏡なら、これまで見逃されてきたかもしれない潮汐破壊現象を捉えられるかもしれないということだ。そうした現象は実は初期宇宙ではもっと一般的なことだったのかもしれない。

　研究は『Science』に掲載された。

References:phys / sciencemag/ written by hiroching / edited by parumo
追記(2018/6/21)： 本文の一部を修正して再送します