NASAのニール・ゲーレルス・スウィフト天文台の観測データを用いた科学者たちは、初めて、銀河の中心でガス雲を乱すモンスター級のブラックホールのペアからの信号を発見しました。
「これはAT 2021hdrと呼ばれる非常に奇妙な現象で、数ヶ月ごとに繰り返されます」と、チリのバルパライソ大学、ミレニアム超大質量ブラックホール研究所、およびミレニアム天体物理学研究所に所属する天体物理学者のロレーナ・エルナンデス-ガルシア氏は述べました。「私たちは、ガス雲がブラックホールを飲み込んだと考えています。ブラックホールが互いに軌道を回ると、ガス雲と相互作用し、そのガスを乱し消費します。これがシステムからの光に振動パターンを生じさせます。」
エルナンデス-ガルシア氏が主導するAT 2021hdrに関する論文は、11月13日に天文学と天体物理学のジャーナルに掲載されました。
この二重ブラックホールは、北の白鳥座に位置する2MASX J21240027+3409114という銀河の中心にあり、地球から10億光年離れています。ペアのブラックホールは約160億マイル（260億キロメートル）離れており、光がその間を旅するのにわずか1日しかかかりません。合わせて太陽の質量の4000万倍を含んでいます。
科学者たちは、ブラックホールが約130日ごとに軌道を回り、約7万年後に衝突して合体するだろうと推定しています。
AT 2021hdrは、カリフォルニア州パロマー天文台でカルテックが主導するZTF（ツウィッキー・トランジエント・ファシリティ）によって2021年3月に初めて発見されました。この現象は、ALeRCE（自動イベント分類のための機械学習）によって潜在的に興味深いソースとして旗を立てられました。この学際的なチームは、人工知能ツールと人間の専門知識を組み合わせ、ZTFのような調査プログラムで収集された大量のデータを用いて、天文学コミュニティに夜空のイベントを報告しています。
「この閃光は当初、超新星だと考えられていましたが、2022年の噴出により、他の説明を考えるようになりました」と、共著者であり、ミレニアム天体物理学研究所およびチリ大学の数学モデリングセンターに所属する天体物理学者のアレハンドラ・ムニョス-アランシビア氏は述べました。「その後の各イベントが、システム内で何が起こっているかについてのモデルを洗練させるのに役立ちました。」
最初の閃光以来、ZTFはAT 2021hdrからの噴出を60〜90日ごとに検出しています。
エルナンデス-ガルシア氏と彼女のチームは、2022年11月からスウィフトを用いてこのソースを観測しています。スウィフトは、二重ブラックホールが紫外線とX線光で振動を生じさせ、それが可視範囲でZTFが観測するのと同じ時間スケールであることを特定するのに役立ちました。
研究者たちは、データで観察されたものを説明するために、異なるモデルの除去を行いました。
最初に、信号が銀河中心の通常の活動の副産物である可能性を考えました。その後、恒星がブラックホールの一つに近づきすぎて破壊された潮汐破壊イベントが原因であるかどうかを検討しました。
最終的に、ガス雲の潮汐破壊という別の可能性に落ち着きました。それは、二重ブラックホール自体よりも大きなガス雲でした。ガス雲がブラックホールに遭遇したとき、重力がそれを引き裂き、ペアの周りにフィラメントを形成し、摩擦によってそれが加熱され始めました。ガスはブラックホールに近づくにつれて特に濃くなり、熱くなりました。二重ブラックホールが軌道を回ると、力の複雑な相互作用により、各回転でシステムからガスの一部が放出されます。これらの相互作用が、スウィフトとZTFが観測する変動する光を生み出します。
エルナンデス-ガルシア氏と彼女のチームは、システムをよりよく理解し、モデルを改良するためにAT 2021hdrの観測を続ける予定です。彼らはまた、その銀河が現在、近くの別の銀河と合体中であることに興味を持っており、これが彼らの論文で初めて報告されました。
「スウィフトが20周年を迎えるにあたり、まだコミュニティが達成する新しい科学を見るのは素晴らしいことです」と、メリーランド州グリーンベルトにあるNASAのゴダード宇宙飛行センターのスウィフト主任研究者S.
Source: NASA
Original text: By Jeanette Kazmierczak
NASA’s Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Md.