天文学者たちは、ジェットが滑らかに流れるのではなく、ほぼ速度で外側に爆破するにつれて衝突して融合しているように見えるガスの密な雲でいっぱいであることを発見しました。衝突により、ショックウェーブがそれらを通過すると、ホットスポットが一時的に明るさを燃やし、衝撃波が消散すると後退します。
「私たちはジェット機が滑らかで均一ではないことをしばらく知っていましたが、これらの新しい観察結果は、これらのジェット機の内部で実際に何が起こっているのかを見ることができました」と、カリフォルニア大学バークレー校のネイサン・スミスは、Astrophysical Journalで出版された論文の主著者であると述べました。
この発見は、ホットスポットのちらつきが、宇宙で一般的であり、知られている最もエネルギー的な粒子のいくつかを含むと考えられる相対論的ジェットと呼ばれるこれらのジェットを分析する新しい方法を提供するかもしれないことを示唆しています。
ジェットは、宇宙で最も強力な現象の1つです。それらは、光の速度に近づく速度でブラックホールと中性子星から排出される粒子の狭い粒子、ほとんどが電子と陽子で構成されています。ジェットがどのように粒子を非常に効率的に加速できるかはまだ不明です。
観察結果は、星座の乙女座に約5,400万光年離れたラジオ銀河M87の中央領域に焦点を当てていました。その中心には、私たちの太陽の約30億倍の質量がある超高Massiveブラックホールがあります。
スミスのチームは、ハッブルの宇宙望遠鏡イメージングスペクトログラフ（STIS）機器を使用して、何ヶ月もの間、内側のジェットの長い暴露画像を取得しました。その後、20分間にわたって撮影された22の短縮画像のシリーズを組み合わせることで映画を作成しました。映画は、排出の最も明るい結び目が常に変化しているが、一部は固定されたままであることを明らかにしています。
「初めて、ジェットの内部に衝突する材料を直接観察することができます」とスミスは言いました。 「以前は、私たちができる最善のことは、これらの出来事の余波を研究することでした。今、私たちはリアルタイムで相互作用を見ることができます。」
結果によって提起された可能性の1つは、ジェットの結び目が自然な「焦点を合わせる」効果の一部である可能性があることです。ジェットがブラックホールから外側に流れると、周囲の周囲からの周囲のガスを導入し、それが遅くなります。より遅い材料は、ジェットの周りに一種の「集中襟」を作成し、それをつまむ原因となり、結び目が衝突して融合しやすくなります。
観察結果は、材料の塊が、光の速度の99.5％以上でジェットを下って移動する衝撃波に沿って「サーフィン」しているように見えることを示しています。天文学者は、塊のサイズが太陽系の約1,000倍のサイズであると推定しています。
「これらの塊は、車が速度が低下してボトルネックの後ろに束ねる高速道路で経験する交通渋滞に類似しているかもしれません」とスミスは言いました。 「車の代わりに、これらの材料の塊は、周囲のガスとの衝突により減速されています。」
科学者たちは、いくつかのホットスポットの明るさが観測期間中に一定のままであることを発見しました。彼らは、これらの斑点は、塊によって作成された衝撃波ではなく、水の中を移動する船の前の弓の衝撃波に似た立っている衝撃波によって引き起こされる可能性があると考えています。
映画はまた、塊が動いている速度がジェットを下って移動すると低下していることを明らかにしています。天文学者がジェット内のこの減速を直接観察することができたのはこれが初めてです。
観察により、科学者はジェット物理学のモデルを改良し、銀河がブラックホールの重力エネルギーをジェットによって運ばれる巨大なエネルギーにどのように変換できるかをよりよく理解することができます。
