科学者たちは、ブラックホールの「ジャーク」に関する普遍的な法則を発見した
あらゆるサイズのブラックホールは、物質が侵入するとジェットが爆発するという同じシナリオに従っているようです。恒星ブラックホールの場合、それが急速に起こるのを観察できます。超大質量の場合、変化には何世紀もかかりますが、まれに起こる潮汐破壊現象により、わずか数年でドラマが展開するのを見ることができます。
ここ数十年、天体物理学者たちは、ブラックホールがどのようにして非常に強力なジェットで噴火するのかという、宇宙規模での手に負えない驚異に悩まされてきた。これらのジェットは漠然とした無形の宇宙線ではありません。それらは実質的な物質の流れであり、その中のすべての粒子は光速近くまで加速され、想像を絶する速いペースで移動します。しかし、なぜ一部のブラックホールは摂食直後にジェットを噴射するのに対し、他のブラックホールは噴火するまでに数か月または数年もかかるのでしょうか?
高等研究所のアンドリュー・マメリー氏とカーティン大学のアデル・グッドウィン氏が率いる国際チームは、普遍的な法則を発見した。 『Nature Astronomy』に掲載された彼らの研究は、あらゆる大きさのブラックホールが、太陽の10倍の質量を持つ恒星であろうと、何百万倍も重い超大質量巨人であろうと、摂食サイクルの同じ臨界点でジェットを発射することを示している。
マメリーはこう述べた。 「私たちは、この巨大な謎を解き明かしたかったのです。超大質量ブラックホールの中には、星を破壊した直後にラジオジェットを噴射するものがあるのに、完全に休止状態にあるブラックホールが数か月、場合によっては数年後に突然ジェットをオンにするのはなぜでしょうか?」
ブラックホールのゲップの秘密が明らかに
ブラックホールはしばしば宇宙の掃除機と形容されますが、むしろ乱食者に似ています。ブラックホールに近づくものはすべて吸い込まれ、跡形も残りません。通り過ぎる星に出会ったら、まず壊して、それからゆっくりと飲み込む。
星の物質の大部分は最終的にブラックホールに到達しますが、大量の物質は激しく放出され、外側に向かう物質の流れを生み出します。これらの宇宙の「げっぷ」は物質を数千光年先まで飛ばし、銀河全体の運命にさえ影響を与える可能性があります。
研究チームは、超大質量ブラックホールが星を引き裂く稀なケースである潮汐破壊現象（TDE）を監視した。ブラックホールが何千年にもわたってゆっくりと進化するのとは異なり、TDE は燃料供給プロセスをわずか数年に圧縮し、独自の観測窓を提供します。
研究チームは、光学、紫外線、X線、電波などの観測波長の全範囲を使用して、20件の潮汐破壊現象を研究した。複数の波長にわたる観測を組み合わせることで、彼らはブラックホールジェットの出現が2つの異なる時間的パターンに従っていることを突き止めた。
最初の段階は早いもので、ブラック ホールが物質を極めて高い速度で蓄積し始めるとすぐにジェットが現れますが、もう 1 つの段階は遅れます。この場合、ジェットは数百日、さらには数千日が経過するまで形成されず、その頃にはブラックホールの降着率はエディントン限界の約2%に低下します。
同じ 2 パーセントという数字は、天の川銀河の小さなブラック ホールでジェットが形成される閾値です。この新しい発見は、この基本的な物理法則が普遍的であり、ブラック ホールのサイズに関係なく適用できることを証明しました。
この発見はマドリッドのバーで天体物理学の会議中に行われ、マメリーとグッドウィンはすぐに、小さなブラックホール内でのジェットの形成を支配する法則が、これら遠く離れた超大質量ブラックホールにも当てはまるかもしれないと考えた。
データを照合した結果、2 種類のブラック ホールの活動パターンが完全に一致していることがわかりました。その後、数か月をかけて収集したデータを精査し、最終的に推測を確認しました。
この発見は長年の宇宙の謎を解決するだけでなく、将来の研究のための具体的な機会も生み出します。遅れジェットが出現する可能性が最も高い時期がわかったため、天文学者は、間もなく完成する SKA (スクエア キロメートル アレイ) 電波望遠鏡のように、非常に需要が高くスケジュールが満席の施設であっても、より効率的に観測施設を予約できるようになりました。
マメリーが言ったように： 「私たちの研究が、宇宙に関するさらに深い発見への道を開くことを願っています。」
ログ参照:
- Goodwin, AJ、Mummery, A. ブラック ホール ジェットの形成に関する普遍的な臨界降着率。ナット・アストロン (2026)。 DOI: 10.1038/s41550-026-02951-1
