超大質量ブラックホールが、地球に向けて高エネルギービームを直接発射している。

NASAのミッションにより、4億光年離れた場所から地球に向けて高エネルギーの光線を放つ超大質量ブラックホールが観測された。

高エネルギービームを放射するマルカリアン 421 のシミュレーション。画像: NASA/パブロ・ガルシア — 高エネルギービームを放射するマルカリアン 421 のシミュレーション。画像: *NASA/パブロ・ガルシア*

活動的な超大質量ブラックホールは、降着円盤と呼ばれる回転する物質の円盤に囲まれており、そこから時間とともに「食料」が供給されます。ブラックホールが飲み込めない物質は極へと運ばれ、光速に近い速度で放出されます。この過程で、極めて明るく高エネルギーの電磁波が発生します。NASAの最新の発見のように、場合によっては、このビームがブレーザーと呼ばれる現象で地球に直接照射されることがある、とLive Scienceは7月30日に報じました。

おおぐま座に位置するマルカリアン421と呼ばれる電撃的な小惑星は、2021年12月に打ち上げられたNASAの画像X線偏光探査機（IXPE）ミッションによって観測された。IXPEは磁場の方向を示す偏光と呼ばれる磁場の特徴を観測する。マルカリアン421から放出されたビームの偏光を調べたところ、粒子が加速されるビームの一部には、ねじれた構造の磁場が存在することが明らかになった。

ブレーザーバーストは数百万光年にわたって宇宙空間に広がりますが、その発生メカニズムは依然としてほとんど解明されていません。しかし、マルカリアン421バーストに関する新たな発見は、この宇宙現象の解明に役立つ可能性があると、イタリア宇宙機関の天体物理学者で今回の研究の主任研究者であるローラ・ディ・ジェス氏は述べています。

活動的な超大質量ブラックホールからのビームが非常に明るい主な理由は、粒子が光速に近づき、膨大なエネルギーを放出し、アインシュタインの特殊相対性理論に従って振る舞うためです。ブレーザービームは、地球の方向を向いているため、光の波長が増幅され、周波数とエネルギーの両方が増加します。これら2つの効果の結果、ブレーザーは銀河系内のすべての星からの光をすべて合わせたよりも明るくなる可能性があります。現在、IXPEはこの光を利用して、マルカリアン421のビーム中心部の物理現象をマッピングし、この明るいビームの発生源を特定しています。

IXPEデータの解析により、ビームの偏光度が最初の観測と2回目の観測で0%まで低下したことが明らかになった。研究チームは、回転する磁場がコルク栓抜きに似ていることを発見した。光、赤外線、電波の電磁放射の測定では、ビームの安定性と構造に影響はなかった。これは、衝撃波がマルカリアン421からのねじれた磁場に沿って伝播したことを意味する。この新たな発見は、ねじれた磁場がビーム内の粒子を加速する衝撃波に寄与していることを示す、これまでで最も明確な証拠を提供する。

研究チームは、マルカリアン421の探査を継続し、同様の特徴を持つ他のブレーザーを特定することで、この現象のメカニズムを解明する計画だ。