アーティストの印象には、ブラック ホールを囲む降着円盤が描かれており、円盤の内部領域がぐらつきます。この文脈において、ぐらつきとは、ブラック ホールを囲む物質の軌道が中心の物体の周りで向きを変えることを指します。クレジット:NASA 100 年以上前から、物理学者たちは、回転するブラックホールが周囲の宇宙をかき混ぜるはずであることを、少なくとも机上では知っていました。今、遠く離れた星の非業の死のおかげで、天文学者たちはついにその宇宙の撹乱がリアルタイムで起こるのを観察することができました。
この出来事は、星が超大質量ブラックホールに近づきすぎて、天文学者が潮汐破壊現象 (TDE) と呼ぶ現象で引き裂かれたときに起こりました。 AT2020afhd としてカタログ化されたその余波は、アインシュタインの一般相対性理論の最も奇妙な予測の 1 つをテストするための偶然の実験室となりました。それは、巨大な回転物体が時空そのものをスローモーションの渦に引きずり込む可能性があるというものです。
科学者たちは、この星の残骸からの X 線と電波のリズミカルなちらつきを追跡することにより、ブラック ホールが周囲の時空の構造をねじ曲げていることを示す、これまでで最も明確な証拠を報告しています。この現象は、レンズ・サーリング歳差運動として知られています。
星が時空追跡者になるとき
潮汐破壊現象は本質的に厄介です。運命の星が伸びて細断されると、そのガスがブラックホールの周りに輝く円盤を形成します。時々、その円盤は細い物質のジェットを発射し、光速に近い速度で外側に飛び出すこともあります。
AT2020afhd は特別なものであることが判明しました。
この現象を観察していた天文学者は、X 線の光が定期的に、10 倍以上も劇的に明るくなったり暗くなったりすることに気づきました。信号は 19.6 日ごとに繰り返されました。その後すぐに、電波望遠鏡は一致するリズムを取得しました。
重要な点はタイミングだけではありませんでした。 X 線と電波が一緒にぐらつきました。
「私たちの研究は、レンズ・サーリング歳差運動のこれまでで最も説得力のある証拠を示しています。こまが周囲の水を渦巻きで引きずるのと同じように、ブラックホールは時空を引きずります」と、この研究の共著者であるカーディフ大学のコジモ・インセラ氏は述べた。 
ディスク ジェット歳差運動モデル。クレジット:科学の進歩 (2025年)。
この同期したぐらつきは、科学者たちに、単にランダムなちらつきを観察しているだけではないことを伝えました。彼らは、時空そのものがブラック ホールの回転の下でねじれるにつれて、星系全体 (星の破片の円盤と外側に吹き出すジェット) がゆっくりと向きを変えるのを観察していました。
この行動を捉えるために、研究チームは、X線を監視するNASAのニール・ゲーレルス・スウィフト天文台からのデータと、カール・G・ジャンスキー超大型アレイやその他の施設からの電波観測を組み合わせた。以前の TDE は、この種の短期パターンを明らかにできるほど頻繁に電波で観測されていませんでした。
これが 1 つのブラックホールを超えて重要である理由
アインシュタインは 1913 年にこの効果を初めて示唆しました。数年後、オーストリアの物理学者ヨーゼフ レンゼとハンス ティリングが計算を解明しました。しかし、ブラック ホールの近くでフレームの引きずりを観察するのは、非常に難しいことで知られています。
もっと身近なところでは、衛星が地球周囲の影響の小さなバージョンを測定しました。ブラックホールの近くでは、その効果は巨大であるはずですが、カオスの中に埋もれているため、観察するのは困難です。
この研究は、星の残骸を追跡者として使用することで、その混乱を切り開きます。降着円盤が歳差運動するにつれて、その投影面積が変化し、X線が変調されました。ジェット機が地球に向かって旋回したり地球から遠ざかったりするにつれて、無線の明るさが増減した。彼らは一緒に、歪んだ時空の目に見えない幾何学構造を追跡しました。
「1世紀以上前に行われた予測を裏付けるものであり、これは物理学者にとって真の贈り物です」とインセラ氏は語った。 「それだけでなく、これらの観測は、ブラック ホールが及ぼす巨大な重力によって星が細断されるときの TDE の性質についてもさらに詳しく教えてくれます。」
この分析は、関与するブラックホールが特に速く回転していない可能性があることも示唆しています。モデリングは比較的穏やかな回転を示唆していますが、これは劇的なジェットが常に極端な回転を必要とするという仮定に疑問を投げかけます。この洞察は、ブラック ホールがそもそもどのようにしてジェットを発射するのか、つまりスピン、磁場、あるいは円盤の構造のどれが最も重要なのかについての広範な議論につながります。
さらに大きなメリットもあります。潮汐破壊現象は数千年ではなく、数か月かけて進化します。そのため、ブラック ホール システムの変化をほぼリアルタイムで観察できる貴重な機会となります。著者らは、将来X線でリズミカルなちらつきが検出されると警報として機能し、より多くの時空の渦が動いているのを捉えるための迅速な無線追跡を促す可能性があると主張している。
AT2020afhd は、ブラック ホールが文字通り時空を引きずることができることを示すことで、抽象的な予測を観測された現象に変換します。また、このことは、宇宙の暴力の瞬間に、宇宙は依然として最も奇妙な行動のいくつかを隠していることを天文学者に思い出させます。
インセラ氏はこの発見を振り返り、次のように述べています。「特にお祭りの季節に、不思議な気持ちで夜空を見上げると、自然が生み出したあらゆるバリエーションや風味の中で、これまで以上に特別な物体を識別する機会が私たちの手の中にあるということを思い出させてくれます。」
この発見は雑誌サイエンス・アドバンスに掲載されました。 .
