AI が生成したブラック ホール ジェットの画像。 ブラック ホール ジェットは、超大質量ブラック ホールの周囲の領域から放出される粒子と磁場の強力な流れです。これらのジェットは、しばしば数十万光年に及ぶことがあり、銀河間物質にエネルギーを注入することにより、銀河の周囲の環境を形作る上で重要な役割を果たします。それらは、銀河の成長、物質の分布、宇宙網内の磁場に影響を与える可能性があります。
今回、研究者らはこれまでで最大のものを発見しました。
あまりにも大きいので、物理学の本を変更する必要があります
新たに発見されたブラック ホール駆動ジェットは、7 メガパーセクまたは 2,300 万光年以上に広がります。
「このペアは、単に太陽系や天の川の大きさではありません。私たちは合計 140 個の天の川の直径について話しています」とカリフォルニア工科大学の博士研究員であり、 新しいネイチャーの主著者であるマーティン・オエイは言う。 調査結果を報告した論文。 「これら 2 つの巨大な噴火では、天の川は小さな点になるでしょう。」
この巨大建造物は、ギリシャ神話に登場する巨人にちなんで「ポルフィリオン」と名付けられた。総出力は太陽数兆個に匹敵し、遠く離れた銀河の中心にある超大質量ブラックホールの上と下から発射します。
ポルフィリオンを特に注目に値させるのは、そのサイズだけでなく、その一貫性です。この構造は、北のローブ、コア、南のジェットで構成され、両端にホットスポットがあります。これらはすべて非常に安定しています。この系の中心は、活発に物質を降着させてジェットに動力を与えている超大質量ブラックホールを抱える銀河によって固定されています。この構造の発見は、宇宙が進化しても、そのようなジェットが宇宙の距離を超えてどのようにしてその完全性を維持することができるのかという新たな疑問を引き起こします。
国際 LOFAR 望遠鏡 (ILT) と巨大メートル波電波望遠鏡 (uGMRT) を使用した観測に基づいたこの発見は非常に衝撃的であり、天体物理学者はブラック ホールのエネルギー輸送と宇宙規模でのジェットの安定性に関する限界について再考する必要に迫られています。
天文学者たちは何十年にもわたってこれらの宇宙ジェットを研究しており、その多くは数メガパーセク（Mpc）の大きさの範囲内にあります。しかし、これまで知られている最長のジェット構造は約 5 Mpc で終わりました。 7 Mpc に及ぶポルフィリオンの発見は、この提案された限界を超えています。
これらのジェットは宇宙にとって重要である可能性があります
このジェット機は、私たちの宇宙（現在138億歳）が誕生して「ちょうど」63億歳だった時代のものです。当時の宇宙は現在よりも密度が高く、より乱流だったため、ジェットがこれほど大きくなり、これほど長く続いたことはさらに驚くべきことです。
これは、これらの巨大なジェット システムが宇宙初期の銀河の形成に影響を与えた可能性があることを示唆しています。
「天文学者は、銀河とその中心ブラックホールが共進化すると信じています。そして、この重要な側面の1つは、ジェットがホスト銀河やその近くの他の銀河の成長に影響を与える大量のエネルギーを拡散する可能性があるということです」と、共著者であるカリフォルニア工科大学の天文学・データサイエンス教授ジョージ・ジョルゴフスキーは言う。 「今回の発見は、その影響が私たちが思っていたよりもはるかに広範囲に及ぶ可能性があることを示しています。」
これらのジェットが非常に多く存在するという事実（これは一連のブラックホールジェットの最新のものにすぎません）さえ研究者らを驚かせました。 10,000 機を超える巨大なジェット機からなるこの大規模な集団は、ヨーロッパの LOFAR (低周波アレイ) 電波望遠鏡を使用して発見されました。
「巨大ジェット機の存在は私たちがキャンペーンを開始する前から知られていましたが、これほど多くのジェット機が存在するとは予想もしていませんでした」と、この研究の第二著者であり、イギリスのハートフォードシャー大学の天体物理学教授であるマーティン・ハードキャッスル氏は言う。 「通常、LOFAR の広い視野と拡張された構造に対する非常に高い感度の組み合わせなど、新しい観察能力を獲得すると、何か新しいことが見つかりますが、それでも、これほど多くの天体が出現するのを見るのは非常に興奮しました。」
LOFAR の中核。画像はWiki Commons経由。 この研究には一般の人々が協力してくれました
このような大規模な流出の捜索には、機械学習アルゴリズムと、大規模な電波放射がないか空をスキャンする市民科学者の共同作業の組み合わせが必要でした。この発見の背後にあるチームは、ILT の北天調査からのデータを体系的に分析し、最終的にポルフィリオンを発見しました。
こうしたすべてにもかかわらず、これらのジェット機はさらに多く、発見を待っている可能性があります。おそらくさらに大型のジェット機もあるでしょう。
既知のジェット集団に基づく統計モデリングは、検出可能な Mpc スケールの流出の数がはるかに多い可能性があることを示唆しています。将来の電波調査による感度の向上により、天文学者はこれらの巨大な構造をさらに多く発見し、宇宙の進化についての理解をさらに広げる可能性があります。
「私たちが見ているのは氷山の一角かもしれません」と大栄氏は言う。 「私たちの LOFAR 調査では、空の 15 パーセントしかカバーしていませんでした。そして、これらの巨大なジェット機のほとんどは見つけるのが難しいと思われるため、このような巨大なジェット機がもっとたくさん存在すると考えています。」
より強力な望遠鏡が目前に迫っているため、さらに大規模でよりエネルギー的な流出の発見が期待でき、それによって宇宙の網とそれを形づくる力の謎がさらに解明されるでしょう。
この研究は Nature https://doi.org/10.1038/s41586-024-07879-y に掲載されました。
