ブラックホールジェットが高エネルギーの放射線を放出する理由がわかりました

活動銀河核は、そこに含まれる超大質量ブラック ホールを動力源としており、宇宙で最も明るい天体です。 光は、ブラック ホールの周囲の環境からほぼ光速で放出される物質の噴流から発生します。 ほとんどの場合、これらの活動銀河核はクエーサーと呼ばれます。 しかし、ジェットの1つが地球に直接向けられるまれなケースでは、それはブレーザーと呼ばれ、はるかに明るく見えます.

ブレイザーがどのように機能するかの一般的な概要は解明されていますが、動きの速い物質がどのように多くの光を生成するかなど、多くの詳細はまだよくわかっていません。 現在、研究者たちは、新しい宇宙天文台を改造しました。 偏光X線イメージングエクスプローラー (IXPE) 空で最も明るい炎の 1 つに向かって。 まとめると、それからのデータと他の観察結果は、ブラックホールジェットが動きの遅い物質と衝突するときに光が生成されることを示しています.

飛行機と光

IXPE は、高エネルギー光子の偏光 (光の電場における振動の方向) の検出を専門としています。 偏光情報は、光子を作成したプロセスについて何かを教えてくれます。 たとえば、無秩序な環境で発生した光子は本質的にランダムな偏光を持ちますが、より秩序だった環境では限られた範囲の偏光を持つ光子が生成される傾向があります。 物質または磁場を通過する光も、その偏光を変化させることができます。

これは、ブレザーの研究に役立つことが示されています。 これらの物体が放出する高エネルギーの光子は、ジェット内の荷電粒子によって生成されます。 これらのオブジェクトが軌道を変更したり速度を落としたりすると、光子の形でエネルギーを放棄する必要があります。 それらは光の速度に近い速度で移動するため、多くのエネルギーを放棄する必要があり、ブレーザーは電波からガンマ線までのスペクトル全体を放出することができます。 .

したがって、問題は、これらの粒子が減速する原因は何かということになります。 2つの主要なアイデアがあります。 そのような要因の 1 つは、航空機内の環境が乱流であり、物質と磁場が無秩序に蓄積されていることです。 これにより粒子の速度が低下し、無秩序な環境では分極がほぼランダムになります。

別のアイデアには、ジェットからの材料が動きの遅い材料と衝突して速度を落とす衝撃波が含まれます。 これは比較的整然としたプロセスであり、より高いエネルギーでより顕著になる比較的帯域制限された分極を生成します。

IXPEに入る

新しい一連の観測は、より長い波長で偏光を捉えるさまざまな望遠鏡を使用して Blazar Markarian 501 を記録するための調整されたキャンペーンであり、IXPE は最高エネルギーの光子を処理します。 さらに、研究者たちはいくつかの天文台のアーカイブを検索して、Markarian 501 の以前の観測結果を探しました。これにより、偏光が長期にわたって安定しているかどうかを判断することができました。

一般に、電波からガンマ線までのスペクトル全体で、測定された偏光は互いに数度以内でした。 また、時間の経過とともに安定しており、より高い光子エネルギーでその配列が増加しました。

偏光にはまだわずかな違いがあり、これは衝突サイトでの比較的わずかな摂動を示していますが、これはそれほど驚くべきことではありません。 しかし、複雑な磁場を持つ乱流物質から予想されるよりもはるかに乱流ではありません。

これらの結果は、ブラック ホールがどのように光を生成するかをよりよく理解するのに役立ちますが、このプロセスは最終的にブラック ホールの近くで発生するジェットの生成に依存します。 これらのジェットがどのように形成されるかはまだよくわかっていないため、ブラック ホールの天体物理学を研究している人々は、週末の後に仕事に戻る理由があります。

自然2022年土井： 10.1038 / s41586-022-05338-0 (DOIについて）。