重力レンズは、超大質量ブラックホールの回転を測定するのに役立ちます

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ビデオ: 18_宇宙の大規模構造による重力レンズ効果の測定 2022, 12月
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Anonim
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天体物理学者は、活動銀河の核である5つのクエーサーのレンズ付きX線画像を研究しました。その中心には、物質を活発に吸収する超大質量ブラックホールがあります。科学者たちは、中心の物体に最も近い領域で落下物のパラメータを決定することに成功しました。そこから、ブラックホール自体の回転速度を決定することができます。結果はTheAstrophysicalJournalに掲載されています。

クエーサーは非常に明るい活動銀河核であり、中央のブラックホールが活発に物質を吸収します。クエーサーのほとんどは天の川から宇宙論的な距離にあるため、クエーサーは大きな銀河の進化における別の時期を表していると考えられています。クエーサーの研究で最も重要なタスクの1つは、ブラックホールの回転を決定することです。これは、ブラックホールがそのような物体の成長の履歴、周囲の物質との相互作用、最後の安定した軌道のサイズ、およびホスト銀河全体に影響を与える可能性のある相対論的ジェットの開始。

ブラックホールに落下した物質は、加熱された降着円盤と、さらに白熱で希薄なハローを形成します。活動銀河の中心からのX線放射は、べき乗則依存性のある非熱スペクトルによって特徴付けられ、比較的冷たい降着円盤がプロセスで追加のエネルギーを獲得する紫外線光子の源であるモデルによってよく説明されます。ハロー内の非常に熱い電子によるコンプトン後方散乱の

結果として生じる高エネルギー光子の一部は降着円盤にフォールバックし、反射放射線を生成します。その主成分の1つは、6.4keVのエネルギーを持つ高度にイオン化された鉄FeKαのラインです。この線の放射の特性(広がり、最大の振動など)は、降着円盤とブラックホールの特性を決定するために長い間使用されてきました。この線はシステムの中心に非常に近いところから発生していると考えられており、これを示す強力な証拠はありません。

Xinyu Daiらは、チャンドラX線望遠鏡を使用して5つのクエーサーを研究しました。この光から、観測者に向かって移動すると、巨大な銀河で重力レンズ効果が発生し、その結果、いくつかの画像が表示されます。

著者らは、研究対象物がすべて、FeKα線の等価幅とX線の明るさを結び付ける経験的な岩沢-谷口の規則性から一方向に逸脱しているという事実に注目しました。 5つのオブジェクトすべてが同等の幅、つまり最大吸収を持つ線の幅を持っていることが判明しました、その面積(積分フラックス)は与えられたものと同じであり、で予測されたものよりも大きいです確立された依存関係の基礎。

天文学者は、この偏差はマイクロレンズ、つまり、星などのそれほど大きくない物体の重力レンズによるものであると考えています。これは、光源の形状を歪めませんが、短期間の明るさの増加を引き起こします。著者らは、マイクロレンズがより明るく、最も中央の領域の輝きを高め、クエーサーのさまざまな画像の光度が異なることが判明するという事実によって、この解釈を主張しています。

この仮説の枠組みの中で、科学者はFeKα線の放射面積を推定しました:光の半分は、ブラックホールの重力半径5、9〜7、4の距離から放出されました。これは、ブラックホールよりもはるかに小さいです連続X線放射の生成領域。中央のブラックホールへの位置の近接性は、その回転速度を推定するために使用できます。これは、レンス・ティリング効果により、回転するブラックホールがより近い軌道での回転を可能にするためです。すべての場合で回転が大きいことが判明しました-対応するパラメーターの値は0.7より高く、制限値は1であり、オブジェクトQ 2237 +0305の場合は0.92より大きかったです。

天文学者は最近、巨大な銀河の進化のギャップを埋めた「冷たいクエーサー」の特別な集団を特定しました。銀河M87でそのような天体の影の最初の直接画像を取得することにより、中央の超大質量ブラックホールの多くのパラメータを学びました。特に、科学者はこの物体の回転を推定することができました。これも非常に高いことが判明しましたが、この場合の精度には多くの課題が残されています。

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