四年前、銀河SDSS1335+0728の中心に隠されていた超大質量ブラックホールが目を覚まし、放射線の爆発でその存在を知らせた。これは、天文学者がリアルタイムで超大質量ブラックホールの突然の活動を目撃した初めての例である。
「遠くの銀河を何年も観察していて、常に静かで活動していないように見えていたと想像してみてください」と、ドイツのESOの天文学者でこの天体に関する研究の筆頭著者であるPaula Sánchez Sáez氏は言う。「突然、その中心部が劇的な明るさの変化を示し、これまで見たことのない異常な現象が起こるのです」。
これがSDSS1335+0728で起こったことであり、現在ではこの銀河は活動銀河核（AGN）を持つと正式に分類されている。これは「核遷移」と呼ばれる現象を経験したことを意味する。基本的には、銀河には非常に明るいコンパクトな領域があるということだ。しかし、それが常に明るかったわけではなく、天文学者はそれが目覚めた原因を理解したいと考えている。
適切な場所でトランジェントを探す
異常な明るさの変動は、カリフォルニアのZwicky Transient Facilityによって検出され、SDSS1335+0728のような銀河の中心での一時的なフレアや明るさの変動に関するリアルタイムの警告を絶えず提供している。さらに、いくつかの他の施設でも変動が観測され、他のいくつかの天文台のアーカイブデータでも明るさの変化が見つかった。
突然の明るさの増加は、超大質量ブラックホールに近づきすぎた星やガスの雲の共食いなど、さまざまな原因が考えられる。それがどれほど頻繁に明るくなるのか、そして静かな銀河核が活動的になるのかを理解するために、天文学者はこのような調査や観測を利用している。彼らは遠方の銀河だけでなく、自分たちの銀河の近隣にある超大質量ブラックホールの活動も調べている。
銀河とその超大質量ブラックホール
ほとんどの銀河にはその中心に非常に大きなブラックホールがある。それらは通常、太陽の質量の少なくとも十万倍（時にはそれ以上）を持っている。すべては重力によって閉じ込められ、光さえも逃げることはできない。「これらの巨大なモンスターは通常、眠っていて直接は見えない」と、チリのDiego Portales大学の共同著者であるClaudio Ricci氏は言う。「SDSS1335+0728の場合、超大質量ブラックホールが目覚め、周囲のガスを食べ始め、非常に明るくなったのを観察することができました」。
ブラックホール自体は光を全く放出しない。代わりに、光を含むすべてのものを吸い込む。しかし、ブラックホールの周囲の領域—降着円盤と呼ばれる—は非常に活発な場所である。これは、ブラックホールの強力な重力によって捕らえられた物質が、排水溝に流れ込む水のように渦巻く場所である。その物質—主にガス、一部は塵—は磁場に貫かれている。物質の降着間の摩擦によってそれが加熱され、その加熱によって放射線が発生する。十分な量があれば、光が放出されるのが見える。活発な領域はX線を放出し、これは活動のレベルを示している。
重力による切断活動
潮汐破壊と呼ばれる現象もある。これは星やガスの雲のようなものが重力場に捕らえられたときに起こる。これらの現象は数年単位で発生する。これが起こると、ブラックホールの重力によって星や雲が引き裂かれる。それも放射線を放出する。実際、非常にゆっくりとした潮汐破壊イベントがSDSS1335+0728の中心で発生している可能性がある。もしそうなら、これまでで最も長く最も暗いものの一つになるかもしれない。
何が明るさの増加を引き起こしているかにかかわらず、最終的には一部の物質がブラックホール内部に取り込まれる運命にある。残りの物質は降着円盤で過熱され、その運命を増加した放射線によって示す。
ブラックホールの成長と目覚めの兆候
銀河の中心にある超大質量ブラックホールは、小さいものから大きいものへと合体によって成長する。これらの成長パターンは何百万年もかかるため、リアルタイムで見ることはできない。銀河が合体すると、中心のブラックホール（存在すれば）も合体するというシナリオがある。
最終的にこれらの巨大なモンスターが形成される。それらはただ座って通り過ぎるガス雲を少しずつ食べて質量を増やす。これが、SDSS1335+0728にあるブラックホールが現在行っていることのようである。短期間で目を覚まして食べ始めるのを見ることができるのは珍しい。
このブラックホールの形成史については多くの疑問が残っている。合体は長い時間を要するため、過去に何が起こったのかを知るのは難しい。これは潮汐破壊イベントであるならば、天文学者はそのような現象がどれくらいの頻度で起こるのかを知りたいと考えている。
現在のところ、SDSS1335+0728には、過去に超大質量ブラックホールの目覚めを示すような過去の爆発の即座の証拠はない。Sánchez Sáez氏によると、天文学者は何が実際に起こっているのかを理解し、ブラックホールに関連する他の爆発や活動の証拠を見つけるために、多くのフォローアップ観測を行う必要があるという。「変動の性質にかかわらず、この銀河はブラックホールがどのように成長し進化するかについて貴重な情報を提供する」と彼女は述べ、ESOの超大型望遠鏡の高度な装置がこのブラックホールで起こっているプロセスを天文学者により良く理解させるだろうと付け加えた。さらに、今後のVera C. Rubin望遠鏡を用いた全天空時間領域調査が、この銀河の核の明るさの変化を追跡できるようになるだろう。
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