超遠方のブラックホールは毎年太陽の半分を「食べ」、その「残骸」を地球に投げつけます。

上記のアーティストによる概念図は、超大質量ブラックホールが貪欲に星を飲み込み、その破片を放出する様子を示しています。 (画像提供: Carl Knox - OzGrav、ARC重力波発見センター、スウィンバーン工科大学)

恒星の破片の波が地球に向かって猛烈に迫っており、天文学者たちは犯人は遠く離れたブラックホールであると突き止めた。このブラックホールは星を丸ごと「飲み込み」、星の破片は宇宙の奥深くへと飛んでいきます。

ジェットは地球に直接向けられており、ブラックホールが星を引き裂く様子は可視光で観察できる。天文学者はこの現象を潮汐破壊現象（TDE）と呼んでいる。極端な現象は通常、ガンマ線やX線などの高エネルギー光でのみ検出可能であり、今回の発見はそのような現象を観測する新たな方法となる可能性がある。

星がブラックホールに近づきすぎると、ブラックホールの重力によって発生する強力な潮汐力が星を引き裂きます。 TED の約 1% では、ブラックホールが極からプラズマと放射線を放出します。

「放出型TEDは非常に奇妙だが、限られた数しか観測されていないため、我々はそれについてほとんど何も知らない」と、英国レスター大学の天文学者ニール・タンビル氏は、同天文台が発表した声明で述べた。同氏は、この新たな研究のために英国南天天文台の望遠鏡を使用した。 「そのため天文学者たちは、ジェットがどのように生成されるのか、そしてなぜTEDのごく一部だけがジェットを生成するのかを理解するために、同様の極端な現象を探し求めてきた。」

2022年2月、天文学者たちはTEDを観測し、「AT2022cmc」と名付けました。当時、カリフォルニア州の天体観測望遠鏡であるツヴィッキー・トランジェント・ファシリティ（ZTF）は、異常な可視光源を検出したという警報を発した。その後、チリ北部のアタカマ砂漠にある南天天文台の超大型望遠鏡（VLT）によって監視された。これは天文学者にとってはおなじみのプロセスです。ZTF のような調査望遠鏡は空で起こる短時間の極端な現象の兆候を探し、VLT のような望遠鏡はより詳細な観測でその現象を追跡します。

AT2022cmcは当初、既知の宇宙で最も強力な電磁放射源であるガンマ線バースト（GRB）に似ていたが、その起源は未だ謎のままである。これらのまれな光のバーストのおかげで、天文学者は、X線分光器を備えたVLTを含むさまざまな望遠鏡をデバッグすることができました。ハッブル宇宙望遠鏡や国際宇宙ステーションの中性子星内部組成探査機（NICER）X線観測装置など、合計21台の望遠鏡がさまざまな光の波長でAT2022cmc現象を観測した。

上記のアーティストによる概念図は、ブラックホールが星を飲み込み、他の種類の電磁波を放出するときに生成される X 線ビームを示しています。 (出典: Zwicky Transient Facility/R.Hurt (Caltech/IPAC))

大量のデータから、2 つの興味深い観察結果が明らかになりました。まず、AT2022cmcの光源は地球から非常に遠いです。光は、138億歳の宇宙が現在の年齢のわずか3分の1だったときに旅を始めました。第二に、この現象はガンマ線バーストではなかった。

NICER X線機器による結果では、この信号はこれまで観測されたどのガンマ線バーストの残光よりも100倍強力であることが示された。 「最初の3日間は正常に見えたが、X線望遠鏡で観察したところ、発生源が明るすぎることがわかった」と、研究論文の主執筆者であるMITの天体物理学者ディラジ・パシャム氏は声明で述べた。 「これはすごい！」

上記のアーティストによる概念図は、超大質量ブラックホールが恒星を引き裂き、恒星の残骸をジェットとして噴出させている様子を示しています。 (画像出典: ESO/M.Kornmesser)

世界中で合計21台の望遠鏡が、高エネルギーガンマ線から低エネルギー電波まで、さまざまな帯域でAT2022cmcを観測しました。天文学者たちはその後、このデータを恒星の崩壊や「キロノバ」として知られる強力な宇宙爆発など、他の「激しい」現象の観測結果と比較した。

これらの望遠鏡によって記録された光のプロファイルと一致する唯一のケースは、光速の 99.99% で移動する物質を含む TDE ジェットが地球に向けられているというまれな例です。

「ジェットが直接我々に向けられているため、この現象は通常よりはるかに明るく見え、電磁スペクトルのより広い範囲で見える」と、デンマーク工科大学の天文学者でこの研究の共著者であるジョージ・レロウダス氏はESOの声明で述べた。

超大質量ブラックホールが星を引き裂く様子を芸術的に描いた作品。 (画像出典: ESO/M. コーンメッサー)

それにもかかわらず、ジェットはまだ非常に明るいため、天文学者の計算では、ブラックホールは毎年太陽の質量の約半分を食い尽くしているとパーシャム氏は言う。同氏はさらに、「こうした潮汐力の乱れの多くは現象の早い段階で起こるが、私たちはブラックホールが恒星を捕食し始めてから1週間以内に、それをまさにその始まりの段階で捉えることができた」と付け加えた。

この TDE イベントが地球から非常に遠く離れた場所で発生したという事実は、AT2022cmc の唯一の記録破りの側面ではありませんでした。これまで、このような放出TDEはガンマ線やX線などの高エネルギー放射線でのみ観測されており、このような激しい星の破壊現象が可視光で観測されたのは今回が初めてです。

したがって、AT2022cmc を可視光で観測すると、これらのジェットによって生成される TDE を調べるまったく新しい方法が開かれ、より詳細な研究が可能になります。

著者:ロバート・リー

FY: 賑やかな北門

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