遠方の銀河の中心にある超大質量ブラックホールがいつ活動を開始し、物質を飲み込み始めるかを正確に予測することはできない。一般的に考えられているようにこれらの怪物が常に近くの恒星やガス雲を貪り食っているわけではなく、実際には休眠状態で不活性な期間を過ごすこともある。欧州宇宙機関（ESA）のXMM-Newton宇宙船からの新たな観測により、遠方の銀河にあるこうした怪物の一つの「起動イベント」を見ることができた。
銀河SDSS1335+0728の中心にある超大質量ブラックホールは数十年間静かに眠っていた。しかし2019年に突然輝き出し、天文学者たちは可視光とX線の両方でその噴出を捉えた。約3億光年離れたこの銀河は、中心のブラックホールからの目覚めの呼びかけを経験していた。天文学者たちはこの新たに活動を始めた銀河核を「Ansky」と名付けた。
「Anskyが可視光画像で輝き始めたとき、私たちはNASAのSwift X線宇宙望遠鏡を使った追跡観測を始め、eROSITA X線望遠鏡のアーカイブデータも確認しましたが、当時はX線放射の証拠は見られませんでした」と欧州南天天文台の研究者Paula Sánchez Sáezは述べた。彼女とそのチームはブラックホールの活動を最初に調査した。チリのバルパライソ大学の研究者Lorena Hernández-Garcíaが率いる別のチームは、2024年に同じ領域からのX線バーストを検出することで彼らの研究をフォローアップした。「この珍しい現象により、天文学者はX線宇宙望遠鏡XMM-NewtonとNASAのNICER、Chandra、Swiftを使用して、ブラックホールの動作をリアルタイムで観測する機会が得られます。この現象は準周期的噴火（QPE）として知られています。QPEは短命の閃光イベントです。そしてこれは、目覚めているように見えるブラックホールでこのようなイベントを観測した初めてのケースです」とLorenaは説明した。
Anskyで起こった可能性のある一連の出来事
QPEでAnskyを輝かせたのは何だったのか？ブラックホールが餌を食べるときに何が起こるか考えてみよう。ブラックホールの極端な重力が物質を引き寄せることは知られており、通常は回転する降着円盤を介して行われる。例えば、あまりにも近くを通過する恒星がある場合などだ。ブラックホールの強い重力の影響により恒星は引き裂かれ、その物質が円盤全体に散らばる。これらは「潮汐破壊イベント」（TDE）と呼ばれる。
それは素晴らしく聞こえるが、Anskyは恒星を破壊した形跡がないことに気づく。観測上の証拠がない。しかし、複数のイベントが発生していることを示唆する繰り返しの活動バーストが発生している。QPEは恒星または他の物体が降着円盤と相互作用しているが、吸い込まれて異なる種類のTDEを作り出すことはないことによって引き起こされる可能性がある。
研究者たちは他の可能性を検討するために原点に戻った。降着円盤が恒星によって形成されるのではなく、ガスがブラックホールの重力圏に引き込まれた結果である可能性がある。天文学者たちがAnskyで見たX線フレアは、円盤を通過しているが破壊されない何かの存在によって作られたエネルギッシュな衝撃を円盤が経験している可能性を示唆している。降着円盤に突進するものは、水を切る船のように複数のイベントを引き起こすだろう。それらのイベントがX線フレアを作り出す。「AnskyからのX線バーストは典型的なQPEから見られるものよりも10倍長く、10倍明るい」とマサチューセッツ工科大学の博士課程学生であり、チームメンバーのJoheen Chakrabortyは言う。
X線を得るには、円盤内の高エネルギーイベントが必要である。「これらの噴火のそれぞれは、他の場所で見られるものよりも100倍多くのエネルギーを放出しています。Anskyの噴火はまた、約4.5日という今まで観測された中で最も長い周期を示しています。これは私たちのモデルをその限界まで押し広げ、これらのX線閃光がどのように生成されているかについての既存の考えに挑戦します。」
いくつかの注意点
Natureで発表された論文（下記参照）で、チームは超大質量ブラックホールでのこのような、または他の同様のイベントの継続的なフォローアップ観測を提案している。これは、Anskyでの約25日ごとに発生する繰り返しのX線フレアがよく理解されていないためである。これらは降着円盤が偏心した内側部分を持ち、全体が歳差運動をしているために起こっている可能性がある。もしそうなら、侵入物体は円盤の二つの異なる表面を通過していることになる。
これを判断する最良の方法は、将来のQPEを監視することである。これによりAnskyはQPEのさまざまなモデルの「リアルタイム」テスト対象として最適であり、天文学者がこのようなイベントのより良いモデルを作成するのに役立つ。さらに、将来の重力波研究の材料となる可能性もある。
「QPEについては、まだデータよりもモデルの方が多い段階であり、何が起こっているのかを理解するためにはさらなる観測が必要です」とESAのリサーチフェローでX線天文学者のErwan Quintinは述べている。
「QPEは小さな天体がはるかに大きな天体に捕獲され、それらに向かってスパイラル状に落下する結果だと考えていました。Anskyの噴火は別の物語を私たちに語っているようです。これらの繰り返しのバーストはまた、ESAの将来のミッションLISA [重力波検出器]が捉えることができるかもしれない重力波とも関連している可能性があります。これらのX線観測は重力波データを補完し、巨大ブラックホールの謎の振る舞いを解決するのに役立つので、非常に重要です。」
