放射線の向きがコロコロ変わる!? 奇妙なブラックホールのメカニズム解明に成功

space

Credit: ICRAR
Point

■地球から7800光年離れた「はくちょう座」に変わった動きを見せる「ブラックホール」がある

■ブラックホールの周囲には降着円盤があり、中心部から強烈なジェットが噴出されるが、方向がコロコロ変わっていた

■これはブラックホールの「回転軸」と降着円盤の「軌道面」とのズレによる歳差運動が原因だった

一風変わった動きを見せるブラックホールのメカニズムが解明されたようだ。

地球からおよそ7800光年離れた「はくちょう座」に「V404 Cygni」と呼ばれる天体がある。この中心部にあるブラックホールからは強烈な放射線が噴出しているのだが、それが「見たことのない動きをする」らしいのだ。

専門家によると、噴出される放射線ジェットの向きがコロコロ変わるというのである。

これが天文学者たちの頭を悩ませてきたが、オーストラリア・カーティン大学の研究によると、ブラックホールの「回転軸」と降着円盤の「軌道面」のズレが原因だと判明した。

研究の詳細は、4月29日付けで「Nature」に掲載されている。

A rapidly changing jet orientation in the stellar-mass black-hole system V404 Cygni
https://www.nature.com/articles/s41586-019-1152-0

ブラックホールから噴出する放射線

「V404 Cygni」が発見されたのは1989年のことだ。

この天体は連星のような構造をしており、中心部には太陽の約9倍の重量を誇る「ブラックホール」が位置し、その周囲を巨大な「恒星」が6.5日周期で公転している。

この恒星は太陽の7割を占める重量があり、あまりに大きいため、恒星表面はブラックホールの重力によって吸引されている。こうして恒星表面から落ちていく塵やガスは、ブラックホールの周囲をグルグル回って降着円盤をつくる。

Credit: ICRAR

そしてブラックホールに近接する強力な磁場によって、細い放射線が光速に近いスピードで、ジェットのように噴出(噴出)するというわけだ。

しかもアウトバーストによって生み出されるエネルギー量は、太陽が3日かけて放出するよりも強いエネルギーを「毎秒ごとに」噴出しているのだ。

さらに強力なエネルギー放射により、降着円盤の内側数千キロ付近がドーナツ型に膨れ上がっている。画像の青い部分がそうだ。

回転軸と軌道面のズレで「歳差運動」が起きていた

噴出の様子を詳しく観測してみると、放射線は同じ向きではなく、アッチコッチ方向を変えていることが分かった。

主任研究員のジェームズ・ミラー・ジョーンズ氏によれば、通常ブラックホールからの噴出は降着円盤の軌道面から決まって「垂直に」噴き出すと言う。

そして電波望遠鏡(超長基線アレイ)を用いてより細かく分析すると、ブラックホールの「回転軸」と降着円盤の「軌道面」が斜めにズレていることが判明したのだ。

Credit: ICRAR

回転軸のズレによって降着円盤に「ぐらつき」が生じて、ドーナツ部分に歳差運動を起こしていたのである。歳差運動は止まりかけのコマのように、自転軸が円を描いて振れる現象だ。

ただし、このブラックホールは止まりかけのコマと動くは似ているもののスピードは桁違いに速い。

数分から1時間以内と、かなり短いスパンで方向が変化していることから、ブラックホールの中心部が急速に回転していることが推測できるのだ。

Credit: ICRAR

回転軸と軌道面のズレの理由はまだ分かっていない。一説では「ブラックホールが生み出す超新星爆発の威力で、回転軸がズレたのでは」と考えられているが定かではないとのこと。

今後の解明が待たれる。

ブラックホールからの強大なジェット噴出は「負のエネルギー」によるという研究が発表

あわせて読みたい

SHARE

TAG