ブラックホールが星を飲み込む様子を最も遠くで発見

恒星からちぎれて降着円盤に落ちた物質が高温高圧に圧縮されるとガンマ線や✕線を放出する。降着円盤そのものも紫外線から可視光を放出、✕線を受けた周辺のガスは電波を放出する。以下、www.DeepL.com/Translator（無料版）で翻訳しました。
ブラックホールが星を飲み込む様子を最も遠くで発見
2022年11月30日

この画像は、暗い宇宙を背景にした明るい渦巻きで、外縁部は濃いオレンジ色をしていますが、中心部に向かってはかなり明るくなり、黄色や白に近い色になっています。中心部にはブラックホールがあり、そこから白っぽい波紋のジェットが噴き出しています。これらのジェットは、ブラックホールの両極から、渦巻き状の円盤に対して垂直に出ています。
今年初め、欧州南天天文台の超大型望遠鏡（ESO's VLT）は、調査望遠鏡によって異常な可視光源を検出したため、警告を受けました。VLTは他の望遠鏡とともに、迅速に光源に向かって位置を変えました。その光源は、遠くの銀河にある超巨大ブラックホールで、星を食い尽くし、その残骸をジェットで放出したものでした。VLTは、このような現象がこれまで観測された中で最も遠い例であると判断しました。このジェットは、ほぼ我々の方を向いているため、可視光で発見されたのは今回が初めてであり、このような極限現象を検出する新しい方法を提供します。
ブラックホールに近づきすぎた星は、ブラックホールの驚くべき潮汐力によって引き裂かれ、潮汐破壊現象(TDE)と呼ばれます。そのうちの約1％は、回転するブラックホールの極からプラズマや放射線のジェットが放出される現象である。1971年、ブラックホールのパイオニアであるジョン・ホイーラー[1]は、ジェットTDEを「歯磨き粉のチューブの真ん中を強く握りしめ、"両端から物質を吹き出す "ような系」という概念で紹介しました。
この天体の距離を決定するための観測を VLT で行ったイギリスのレスター大学のニァル・タンヴィール氏は、「このようなジェット型TDE は、まだほんの一握りしか見られておらず、非常にエキゾチックでよくわからない事象です」と述べています。このように天文学者は、ジェットが実際にどのように作られるのか、またなぜごく一部のTDEでジェットが作られるのかを理解するために、このような極端な現象を常に探し求めているのです。
その一環として、アメリカのZwicky Transient Facility (ZTF)を含む多くの望遠鏡が、短命で極端な事象の兆候を探すために繰り返し空を調査し、チリにあるESOのVLTなどの望遠鏡でより詳細に研究することができます。「私たちは、ZTFサーベイから重要な情報を保存し、マイニングし、リアルタイムで非定型事象について警告するオープンソースのデータパイプラインを開発しました」と、ミネソタ大学のマイケル・コフリンと共同でNatureに発表した米国メリーランド大学の天文学者、イゴール・アンドレニ氏は説明しています。
今年2月、ZTF は新しい可視光源を検出しました。AT2022cmcと名付けられたこの現象は、宇宙で最も強力な光源であるガンマ線バーストを彷彿とさせるものでした。この珍しい現象を目撃できるかもしれないということで、天文学者は世界中の望遠鏡を起動し、謎の光源をより詳細に観測することにしました。その中には、ESOのVLTも含まれており、X-shooterという装置でこの新しい現象を素早く観測しました。VLTのデータから、AT2022cmcの光源は、宇宙年齢が現在の約1/3のときにその旅を始めたという、これらの現象としては前例のない距離にあることがわかりました。
高エネルギーのガンマ線から電波まで、さまざまな光が世界中の21の望遠鏡で収集されました。研究チームは、これらのデータを、星の崩壊からキロノバまで、既知のさまざまな種類の事象と比較した。しかし、データと一致する唯一のシナリオは、私たちの方を向いている珍しいジェット型TDEでした。デンマークの DTU Space の天文学者であり、この研究の共著者である Giorgos Leloudas 氏は、「相対論的なジェットが私たちを向いているため、この現象は他の現象よりもずっと明るく、より広い範囲の電磁スペクトルで見えるのです」と説明しています。
VLTの距離測定により、AT2022cmcはこれまで発見された中で最も遠いTDEであることがわかりましたが、この天体の記録破りの側面はこれだけではありません。「これまで知られている少数のジェット型TDEは、高エネルギーのガンマ線やX線望遠鏡を使って最初に検出されましたが、光学的な探査で発見されたのは今回が初めてです」と、英国リバプール・ジョンムーア大学の天文学者で、この研究の共同研究者であるダニエル・パーリー氏は言います。今回の発見は、ジェット型TDEの新しい検出方法を示すものであり、このような稀な事象のさらなる研究や、ブラックホールを取り巻く極限環境の探索を可能にします。

注釈
[1] ジョン・アーチボルト・ウィーラーは、1967年にNASAで行った講演で、「ブラックホール」という言葉を作ったとされている。

その他の情報
本研究は、「A very luminous jet from the disruption of a star by a massive black hole」と題された論文でNatureに掲載されました（doi: 10.1038/s41586-022-05465-8）。

研究チームは、Igor Andreoni (米国メリーランド大学宇宙科学共同研究所[JSI/UMD]、米国メリーランド大学天文学科[UMD]、NASAゴダード宇宙物理科学部門)で構成されています。

リンク集
研究論文
VLTの写真

Animation of a black hole swallowing a star