超巨大ブラックホールの詳しい観測に成功、X線の道草を利用

物理法則ギリギリの速度で回転、X線が届く時間差による「反響マッピング」

2020.01.22
  • このエントリーをはてなブックマークに追加

円盤にぶつかったX線が遅れて届く

 味気ない名称で呼ばれてはいても、IRAS 13224-3809は中心領域がX線やガンマ線を非常に多く放出する「活動銀河」のひとつで、X線で見る空の中ではとりわけ興味深い銀河のひとつだ。そしてX線の明るさが、ときとしてわずか数時間の間に50倍から50分の1にまで変動する。アルストン氏らがこの銀河を研究対象に選んだのは、活発にエネルギーが変動するため、中心にある超大質量ブラックホールの特徴を突き止めやすいからだ。

 研究チームは、欧州宇宙機関のX線観測衛星「XMM-Newton」を用いてIRAS 13224-3809の観測を行った。地球を周回しながらX線で宇宙を観測している「XMM-Newton」 は、2011年から2016年にかけて、軌道を16回めぐる間に、合計550時間以上にわたってIRAS 13224-3809を観察した。(参考記事:「銀河団を結ぶ「糸」を初めて観測、長さ900万光年」

 長時間におよぶこの観測データを基に、アルストン氏らは、超大質量ブラックホールのX線コロナと円盤をマッピングした。放出されるX線の一部は、直接宇宙に向かうが、その他のX線は円盤にぶつかって、ブラックホール周辺の環境を抜け出すまでにやや遠回りする。(参考記事:「銀河系の中心に星の墓場を発見、謎のX線を放出」

「この道草が、コロナで生成されたX線同士の間に、時間の遅延を生じさせます」と、アルストン氏は言う。「そのエコー、つまりは時間の差をわたしたちは測定できるのです」

「反響マッピング」と呼ばれるこの技術が、ブラックホール周辺のガス状物質を詳細に調べることを可能にした。アルストン氏は反響マッピングについて、コウモリなどの動物が、音を物体に反射させて飛行中の動きの手がかりとするエコロケーションと似た技術だと説明する。また、地球から近いブラックホールを撮影するためにEHTが用いた技術とは異なり、反響マッピングは極めて遠い天体にも利用でき、事象の地平線により近い領域も調べられる。(参考記事:「ブラックホールは食べ残しを投げ捨てるとの新説」

「反響マッピングは、空間分解能にまったく依存しません」。同じ技術を使って遠方のブラックホールを研究している米ジョージア州立大学のミスティ・ベンツ氏はそう述べている。「この技術では物体内部での光エコーを利用して、その構造を示せます。それは天体が非常に遠くにある場合でも変わりません」

「事象の地平線望遠鏡(EHT)」が撮影した、近傍の銀河メシエ87の中心にあるブラックホール。(PHOTOGRAPH BY EVENT HORIZON TELESCOPE COLLABORATION)
「事象の地平線望遠鏡(EHT)」が撮影した、近傍の銀河メシエ87の中心にあるブラックホール。(PHOTOGRAPH BY EVENT HORIZON TELESCOPE COLLABORATION)
[画像のクリックで拡大表示]

次ページ:物理法則で最大とされる速度の97%

会員向け記事を春の登録キャンペーンで開放中です。
会員登録(無料で、最新記事などメールでお届けします。

会員登録(無料)のメリット

  • 1ナショジオ日本版Webの
    無料会員向け記事が読める
  • 2美しい写真と記事を
    メールマガジンでお届け

おすすめ関連書籍

宇宙の真実 地図でたどる時空の旅

宇宙の今が全部わかる!太陽系の惑星から宇宙の果て、さらに別の宇宙まで、どのような構造になっているのか、なぜそのような姿をしているのかを、わかりやすく図解で解き明かす。

定価:1,540円(税込)

  • このエントリーをはてなブックマークに追加