チリのアタカマ砂漠にあるアルマ望遠鏡(66台の電波アンテナ群)は、星間塵を透過して冷たい一酸化炭素ガスの分布図を作成できます。研究チームは、5年分の詳細なアルマ望遠鏡の観測データを用いて、Sgr A*から約1パーセク以内の分子ガスの地図として、史上最も詳細なものを作り上げました。ブラックホール自身の強烈な電波の輝きを注意深く差し引いたとき、驚くべきパターンが浮かび上がったのです。それは、冷たいガスの中にぽっかりと空いた、明瞭な円錐形の空洞でした。まるで、何かがガスを一掃したかのようです 。
高温ガスを見抜くチャンドラの「X線の目」
NASAのチャンドラX線天文台が、二つ目の決定的なピースを提供しました。アルマ望遠鏡が「穴」を捉えた場所で、チャンドラは「輝き」を捉えたのです。X線の観測データから、その同じ円錐形の領域が、高温のX線を放射するプラズマで満ち溢れていることが明らかになりました。この高温ガスは、冷たいガスが消え失せたのとまったく同じ空間を、正確に埋め尽くしていたのです 。
冷たいガスをオレンジ色で示すアルマ望遠鏡の地図と、高温ガスを青色で示すチャンドラの地図を重ね合わせると、もはや疑いの余地はありません。Sgr A*からまっすぐに伸び、その頂点にはブラックホール本体が位置する、巨大な円錐形の空洞が姿を現したのです。これは、ブラックホール周辺の降着流から放たれる、高温の風の痕跡に他なりません 。
不規則な乱流の渦では、このような対称的な円錐形は生じません。近傍を周回する大質量星群からの恒星風が、ブラックホールと完全に軸を合わせ、これほどきれいなパーセク規模の空洞を削り出すとは考えられません。超新星残骸であれば、異なる化学組成や膨張パターンを示すはずで、Sgr A*を頂点とする45度の円錐形にはなりえません。さらに、あれほどの量の冷たいガスを吹き飛ばすのに必要なエネルギーは、単発的な爆発現象ではなく、弱いながらも持続的な降着円盤風が長い時間をかけて供給するものと一致します 。
Sgr A*は、宇宙的には「できの悪い子」です。銀河全体を輝かせるような明るい活動銀河核(AGN)とは異なり、私たちの銀河のブラックホールは、ほんのわずかなガスを吸い込むだけの「静穏」な状態にあります。長年、天文学者たちは、これほど大人しい巨人がそもそも検出可能な風を生み出せるのかどうか疑問に思っていました。
この発見は、その疑問に決定的な答えを出しました。マーク・ゴルスキ氏が語ったように、「完全な真空に存在しない限り、ブラックホールは何らかの形で風を吹かせるはずだ」というわけです 。この検出は、ブラックホールの風は激しい「食事」のエピソードに限った現象ではないこと、つまり、それが降着の基本的な、おそらく普遍的な特徴であることを示しています。大食いの時も、絶食中の時も、すべてのブラックホールは周囲の環境と相互作用し、それをかき乱すのです
。
エレナ・ムルチコワ氏は、より普遍的な真実を強調しています。「私たちのブラックホールは特別な存在ではなく、宇宙における私たちの居場所も特別ではないのです」。私たちの銀河の「裏庭」で起きている物理現象は、他の無数の静穏な銀河の中心でも起こっている可能性が高く、質量や活動レベルを問わず、ブラックホールがその宿主にどのような影響を与えるかという描像を統一するものです
。
これこそが「ブラックホール・フィードバック」の本質です。中心のブラックホールがガスを加熱し、追い出し、かき混ぜることで、星形成を調整し、銀河全体の進化を形作ることができるのです。Sgr A*の風の発見は、フィードバックが最も穏やかな形でどのように働くかを研究するための、最も近く、最も詳細な実験場を提供します。より強力なAGNでは、このプロセスが数十万光年もの規模で星形成を停止させることもあります 。
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