超大質量ブラックホールは、逃げるガスに「津波」を発生させる可能性があります

ブラックホールに引っ張られたけど落ちなくて高速で逃げるガスが落ちてくるガスにぶつかって高温高圧のガスが出来るのならありがちなこと。以下、機械翻訳。
超大質量ブラックホールは、逃げるガスに「津波」を発生させる可能性があります
2021年6月28日
ここ地球では、地震と水中の火山噴火が津波を引き起こすのに十分な海水を押しのけ、陸に近づくと波の鼓動が巨大な高さに達する可能性があります。

現在、天体物理学者はコンピューターシミュレーションを使用して、宇宙の深部で、超大質量ブラックホールの引力から逃げるガスから、津波のような構造がはるかに大きなスケールで形成される可能性があることを示しています。実際、超大質量ブラックホールの神秘的な環境は、宇宙で最大の津波のような構造をホストしているかもしれない、と研究者達は言います。NASAが資金提供した研究は、The AstrophysicalJournalに掲載されています。

ネバダ大学ラスベガス校の天体物理学者であるダニエル・プロガは、次のように述べています。
クエーサーとそれを取り巻くガスのいくつかの珍しい近くの特徴のアーティストのレンダリング。
このアーティストのレンダリングは、ほこりに覆われた超大質量ブラックホールと、近くのガスの奇妙な特徴を示しています。ブラックホールを取り巻く円盤からの高エネルギーX線はこのガスと相互作用し、津波（円盤上の水色の「波」）とカルマン渦列（オレンジ）の2つの異常な特徴を引き起こします。コンピュータシミュレーションは、これらの現象が光年のスケールで非常に大きいことを示しています。
クレジット：NimaAbkenarによるイラスト
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ブラックホールはそれ自体が不思議です。しかし、プロガのような理論的な天体物理学者にとって、より大きなパズルは、ブラックホールが数十光年離れた場所でさえ環境をどのように歪めるかを説明する数式を解くことです。
質量が100万太陽を超えるブラックホールが銀河の中心にある周囲の円盤から物質を送り出すとき、そのシステムは「活動銀河核」と呼ばれます。活動銀河核はさらに、それらの極に相対論的ジェットを持ち、中心活動の私たちの見方を妨げる物質の厚い覆いを持っているかもしれません。しかし、ディスクの上を循環するプラズマは、ブラックホールに落ちない程度に、X線で信じられないほど明るく輝いています。天文学者がこれらのオブジェクトを100万個以上カタログ化できるほどの明るさです。
強風は、少なくとも部分的にはこの放射によって引き起こされ、「流出」と呼ばれるこの中央地域から暴風雨に襲われます。研究者は、ガスとX線の複雑な相互作用を理解したいと考えています。それらのX線が生成される事象の地平線の近くだけではありません。これらの中心X線の影響は、ブラックホールから数十光年に至るまで重要になる可能性があります。X線照射は、流出を開始することに加えて、雲と呼ばれるより密度の高い領域のさまざまな集団の存在を説明する可能性があります。昨年、Progaらは、流出内でより遠くの雲を生成できることを示すシミュレーションを公開しました 。
「これらの雲は太陽の表面よりも10倍熱く、太陽風の速度で移動するため、飛行機を飛ばしたくないエキゾチックな物体です」と、ポスドク研究員のティム・ウォーターズは述べています。ロスアラモス国立研究所のゲストサイエンティストでもあるUNLVで。
さて、グループは初めて、中央のブラックホールエンジンからのこれらの流出内の雲が実際にどれほど複雑であるかを示しました。彼らのシミュレーションは、超大質量ブラックホールが周囲の物質に対するグリップを失う距離内で、回転する円盤の比較的冷たい大気が海の表面と同様に波を形成する可能性があることを示しています。熱風と相互作用するとき、これらの波は、円盤から10光年の高さに達することができるらせん状の渦構造に急勾配になる可能性があります。これは、太陽から最も近い星までの距離の2倍以上であり、4光年強です。津波の形をした雲が形成される頃には、ブラックホールの重力の影響を受けなくなりました。
シミュレーションは、ブラックホールの近くのプラズマから来るX線光が、活動銀河核から特定の距離を超えて降着円盤の大気内の加熱されたガスのポケットを最初にどのように膨張させるかを示しています。加熱されたプラズマは風船のように上昇し、周囲のより冷たいガスに膨張して破壊します。灼熱の可能性があります。どの測定単位を使用しても、数十万度から数千万度になります。
津波を引き起こす海底火山の噴火の代わりに、降着円盤の周辺にあるこれらの高温のガスのポケットは、外向きに伝播する擾乱を開始します。ガス粒子は巨大な津波のような構造を形成するため、降着円盤の風を遮断し、カルマン渦列と呼ばれる渦巻き構造の個別のパターンを生成します。各渦は光年のサイズに及びます。この現象は、NASAのジェット推進研究所の創設者の1人である物理学者セオドアフォンカルマンにちなんで名付けられました。
これはすべてエキゾチックで遠くに聞こえるかもしれませんが、カルマン渦の街路は、特に橋に関して、構造エンジニアが心配しなければならない地球上の一般的な気象パターンです。
新しい結果は、活動銀河核の近くの雲が流体の不安定性の作用によって高温ガスから自発的に形成されるという長年の理論と矛盾します。彼らはまた、より冷たいガスをディスクから風に推進するために磁場が必要であるという考えに反対しています。
「後から考えるとすべて理にかなっていますが、熱の不安定性が冷たいガスを直接生成できないことを観察することは最初はかなり混乱していましたが、冷たいガスを風に持ち上げることによって磁場の代わりになります」とウォーターズは言いました。
これらのシミュレーションを武器に、研究者は観測天文学者と協力して望遠鏡を使用してこれらのダイナミクスの兆候を探すことを望んでいます。
現在軌道上にある衛星は、新しい発見を確認することはできません。しかし、NASAの チャンドラX線天文台 と欧州宇宙機関の XMM-ニュートン は、シミュレーションと一致する温度と速度で活動銀河核の近くのプラズマを検出しました。
より強力な証拠は、将来の任務から来るかもしれません。11月に開始されるNASAの 次のIXPEミッションは、科学者がこれらの現象を理解するのに役立つ可能性があります。 X線イメージングと分光ミッション（XRISM）それは後で、この十年を起動したときに、NASAと日本の宇宙機関（JAXA）との共同研究は、これらの現象を研究できました。欧州宇宙機関はまた、この機能を備えた高エネルギー天体物理学のための高度な望遠鏡であるATHENAと呼ばれるミッションを計画しています。
それまで、研究者たちはモデルを改善し、この謎の旋風に巻き込まれた利用可能なデータと比較し続けます。

最終更新日：2021年6月30日
タグ： 活動銀河核、ブラックホール　チャンドラX線天文台