科学者はブラックホールの成長に光を当てる

科学者はブラックホールの成長に光を当てる
リリース番号： 2020-10
リリースの場合： 2020年6月1日月曜日-午後3時5分

マサチューセッツ州ケンブリッジ-
天体物理学センターの科学者| ハーバード＆スミソニアンとブラックホールイニシアチブ（BHI）は、降着または合併による成長が支配的かどうかを予測する新しいモデルを開発することにより、ブラックホールが時間とともにどのように成長するかを明らかにしました。アメリカ天文学会の第236回仮想会議であり、同時にThe Astrophysical Journalに掲載されました。
ハーバード大学のAvi Loeb博士、Frank B. Baird Jr.科学教授、およびCfAの天体物理学者でBHI＆Clay Fellow博士のFabio Pacucciは、ブラックホールの成長の主なチャネルを決定する理論モデルを開発しました。モデルは、ローカルユニバースからレッドシフト10まで、またはおおよそ現在から約130億年前まで有効です。
この研究は、主要な成長経路がブラックホールの質量と赤方偏移に依存していることを示唆しています。近くの宇宙では、小さなブラックホールは主に降着によって成長しますが、非常に大きなブラックホールは主に合併によって成長します。非常に遠い宇宙では逆転があります。小さなブラックホールは主に合併によって成長し、大きなブラックホールは降着によって成長します。
「ブラックホールは2つの方法で成長する可能性があります。ブラックホールは、周囲の空間から質量を増やしたり、互いに融合したりして、もう1つの大きなブラックホールを形成する可能性があります。質問は次のとおりです。問題は、これらの「種」がどのようにして、ブラックホールの非常に広い集団を形成するようになったのかです。私たちが宇宙の反対側から輝いているのを観察しているモンスターは？「光を検出するだけでなく、重力波、それらの合体によって生成される時空の波紋によっても、私たちは彼らの歴史を制限することができます。」
以前の研究によると、主に降着によって成長するブラックホールは、主に合併によって成長するブラックホールよりもはるかに速く軸上を回転すると予測されています。「回転またはスピンの速度は、ブラックホールの周囲の領域の輝き方に根本的に影響を与えるため、ブラックホールの主な成長様式を研究することで、これらのソースがどれほど明るくなるかをより明確に把握することができます。物質はブラックホールの地平線に向かって落下し、速度が上がるにつれて加熱され、このガスが放射線を放出し始めます」とPacucciは言いました。「ブラックホールが付着するほど、明るくなります。そのため、超巨大ブラックホールのような遠くの物体を観測できます。太陽よりも10億倍も重いのです。
ブラックホールとその成長は、銀河の進化において重要な役割を果たしているようです。「銀河の中心には巨大なブラックホールがあり、ホストの星の形成を制御していると私たちは考えています。ブラックホールがどのように形成され、成長し、銀河と共進化したかを理解することは、私たちの理解と知識の基礎です。宇宙の、そしてこの研究で、私たちはもう一つのパズルのピースを持っています。」
Lynx、Athena、AXIS、LISA（レーザー干渉計スペースアンテナ）を含む次世代の宇宙ベースのX線および重力波観測所は、この研究で調査されたほとんどのブラックホールを非常に早い段階まで検出できます。宇宙。今後の観測により、新しいモデルがテストされ、最終的にはブラックホールの集団に関する科学的知識が宇宙時間全体に拡大されます。
「すでにブラックホールの近くのデータを使用してモデルをテストしており、非常に有望な結果が得られました」とPacucciは述べています。「この研究の目標は、宇宙の進化の過程でブラックホールがどのように成長したかを説明する理論を科学コミュニティに提供することでした。これは、将来の宇宙望遠鏡による観測戦略に関する決定を通知し、モデルの基礎を築くことになります。宇宙の進化の他の側面を説明しています。」
ローブも将来について楽観的です。「ブラックホールの宇宙の保育園には驚くほど大きな「赤ちゃん」がいますが、今後数十年で私たちは彼らの両親が誰であるかを明らかにします。」
ローブは、2020年4月に大統領科学技術諮問委員会に指名されました。
天体物理学センターについて| ハーバード＆スミソニアン

マサチューセッツ州ケンブリッジに本部を置く天体物理学センター| Harvard＆Smithsonian（CfA）は、スミソニアン天体物理天文台とハーバード大学天文台のコラボレーションです。CfAの科学者は、6つの研究部門に編成され、宇宙の起源、進化、究極の運命を研究しています。