新しい研究は、天の川銀河の超大質量ブラックホールがどれくらいの速さで回転しているかという疑問の解決に役立つかもしれない。射手座 A* (SgrA*) と呼ばれるこのブラック ホールは、太陽の約 400 万倍の質量を持っています。 NASAのチャンドラX線天文台と米国科学財団の超大型アレイ(VLA)を使用したこの研究では、SgrA*が高速で回転していることが判明した。この高回転により、SgrA* の周囲の時空が歪み、アメリカン フットボールのように見えます。
このアーティストのイラストは、天の川銀河の中心にある超大質量ブラック ホールとその周囲の物質の断面を示しています。中央の黒い球はブラックホールの事象の地平線を表しており、そこからは光さえも逃れることができない帰還不能点となっている。回転するブラックホールを横から見ると、図のように周囲の時空はアメリカンフットボールのような形をしています。両側の黄オレンジ色の物質は、ブラック ホールの周りで渦巻くガスを表しています。この物質は必然的にブラックホールに向かって落下し、フットボールの形をした内部に落下すると事象の地平線を通過します。したがって、サッカーの形状内の、事象の地平線の外側の領域は、空洞として描かれます。青い球は、回転するブラック ホールの極から放射されるジェットを表しています。画像出典: NASA/CXC/M.Weiss
このアーティストのイラストは、天の川銀河の中心にある超大質量ブラック ホールである射手座 A* (SgrA*) の新しい研究の結果を描いています。この研究では、SgrA* が非常に速く回転しているため、時空 (時間と空間の 3 つの次元) が歪んで、サッカーのように見えることが判明しました。
この結果は、NASA のチャンドラ X 線天文台と米国科学財団のカール G. ジャンスキー超大型アレイ (VLA) によって作成されました。研究チームは、X線と電波データを使用した新しい方法を使用して、物質がブラックホールに出入りする方法に基づいてSgrA*の回転速度を決定した。彼らは、SgrA* の回転角速度が最大値の約 60%、角運動量が最大値の約 90% であることを発見しました。
ブラック ホールには、質量 (重さ) とスピン (回転速度) という 2 つの基本特性があります。これらの値のいずれかを決定することで、科学者はブラック ホールとそれがどのように動作するかについての良いアイデアを得ることができます。天文学者はこれまでにさまざまな手法を使用して SgrA* の回転速度を何度か推定しており、その結果は SgrA* がまったく回転していないものから、ほぼ最大速度で回転しているものまで多岐にわたります。
新しい研究によると、SgrA* は実際には高速回転しており、それが周囲の時空を圧迫していることがわかっています。ここに示されているのは、SgrA* の断面図とその周りを回転する材料のディスクです。中央の黒い球は、いわゆるブラックホール事象の地平線を表しており、そこからは光さえも逃れることのできない帰還不能点となります。
図に示すように、回転するブラックホールを横から見ると、周囲の時空はサッカーボールのような形になります。スピンが速いほど、サッカーはフラットになります。
両側の黄オレンジ色の物質は、SgrA* の周りで渦巻いているガスを表しています。この物質は必然的にブラックホールに向かって落下し、フットボールの形の内側に落ちると事象の地平線を通過します。したがって、サッカーの形状内の、事象の地平線の外側の領域は、空洞として描かれます。青い球は、回転するブラック ホールの極から放出されるジェットを表しています。ブラックホールをジェット機の胴体に沿って上から見下ろすと、時空は円形になります。
ブラックホールの回転は重要なエネルギー源として機能します。回転する超大質量ブラックホールは、スピンエネルギーを抽出するときにジェットなどの平行な流出を生成しますが、それにはブラックホールの近くに少なくとも何らかの物質が必要です。 SgrA* の周囲には燃料が限られているため、約 1,000 年間、ブラック ホールは比較的静かで、ジェットは比較的弱かった。ただし、この研究は、SgrA* 付近の物質の量が増加すると、これが変化する可能性があることを示しています。
SgrA* のスピンを決定するために、著者らは「アウトフロー法」と呼ばれる経験に基づいた手法を使用しました。この手法では、ブラック ホールのスピンとその質量の関係、ブラック ホール付近の物質の特性、およびアウトフロー特性が詳しく説明されています。平行な流出は電波を生成し、ブラックホールを囲むガスの円盤は X 線放射を生成します。この方法を使用して、研究者らはチャンドラと VLA からのデータを他の望遠鏡からのブラック ホールの質量の独立した推定値と組み合わせて、ブラック ホールの回転に制約を加えました。
これらの結果を説明する論文は、ルース・デイリー (ペンシルベニア州立大学) が主導し、王立天文学協会の月刊通知の 2024 年 1 月号に掲載されます。
コンパイルされたソース: ScitechDaily