超大質量ブラックホールの降着円盤の郊外からの最初の輝線

銀河の中心から検出された輝線の特徴的な二重ピークにより、中心のブラック ホールを取り囲む明るい円盤の端を探索する機会が初めて与えられました。 これにより、超大質量ブラックホールの周囲の領域について私たちが疑っていた多くのことが裏付けられただけでなく、円盤とホール自体の測定も可能になりました。

超大質量ブラックホールとその中に渦巻く物質（降着円盤として知られる）、しかし、銀河について私たちが知っていることのほとんどは、直接観察ではなくモデル化に依存しています。 イベント ホライゾン望遠鏡による劇的な進歩にもかかわらず、地球と銀河の中心の間には障害物が多すぎて、そこにある円盤をはっきりと見ることができません。 一方、他の銀河はあまりにも遠くにあるので、その境界を決定するのに十分なほど円盤を分解することはできず、ましてや外縁で何が起こっているかは言うまでもない。

少なくとも、銀河 III Zw 002 の観測結果が予想を大幅に上回るまでは、天文学者たちはそう考えていました。 私たちから10億光年離れたこの銀河から観測されたスペクトルにより、ブラジルの天文学者が超大質量ブラックホールの周囲の降着円盤のサイズを初めて測定することができました。 彼らはまた、地球に対するその方向と、元素がどのように分布しているかについても少し特定することに成功しました。

星と同様に、ブラック ホールの周囲の明るい領域である活動銀河核 (AGN) は、その熱から電磁スペクトル全体に光を生成し、輝線として知られる特定の波長でより大きな強度を持ちます。 輝線は、以前にエネルギーを与えられて励起状態になった電子が、より低いエネルギーレベルに戻った結果として生じます。

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放出されるとき、各輝線は光の特定の波長に特有であり、電子が落下したエネルギーギャップに特有であり、これは電子が周回する元素に特有です。 ただし、発生源が私たちに向かって急速に移動したり、遠ざかったりすると、波長がシフトします。

回転する超大質量ブラックホールの周りをガスが非常に速く移動するため、一方の側からの輝線は、遠ざかる動きによってわずかに長い波長で見られますが、もう一方の側からの輝線は、実際の波長よりわずかに短く見えます。 これにより、輝線の通常値の両側に二重ピークとして知られるものが作成されます。

これまで、このような二重ピークは可視光での水素放出でのみ見られていました。 しかし、ジェミニ近赤外分光器を使用して III Zw 002 の光を研究したとき、デニマラ ディアス ドス サントスは酸素からの光と、パッシェン アルファ水素線からの赤外二重ピークを確認して驚きました。 国立ペスキーサス・エスパーシア研究所の博士課程学生であるディアス・ドス・サントスは、これらの放射は銀河の超大質量ブラックホールの中心から18.8光日にわたる領域から来ていると結論付けている。 パッシェン・アルファ線は、さらに少し内側の半径 16.8 光日で始まります。

比較すると、太陽から最も遠い人工物体であるボイジャー 1 号は、1 光日にも満たない距離にあります。

しかし、円盤全体としては、おそらくさらに遠くまで広がっていると考えられます。 ディアス・ドス・サントスらは、排出量を生み出す領域は52.4光日に及ぶと推定している。 これは、このような円盤のサイズを観測的にある程度正確に推定した初めてのことだ。 これは簡単に比較できる距離ではなく、「FarFarOut」のような最も外側のカイパーベルト天体の軌道を30倍以上超えているが、太陽に最も近い隣の星までの距離の30分の1にも満たない。

チームリーダーのアルベルト・ロドリゲス・アルディラ博士は声明で、「III Zw 002がこの二重ピークのプロファイルを持つことは以前は知らなかったが、データを縮小したところ、二重ピークが非常にはっきりと確認できた」と述べた。 「実際、間違いかもしれないと思いながら何度もデータを減らしましたが、毎回同じ興味深い結果が得られました。」

「このような二重のピークを持つプロファイルの検出によって、他の方法では解決できない領域の形状に初めて、明確な制約が課せられることになります」とロドリゲス・アルディラ氏は付け加えた。