天の川の中心には何百もの神秘的なフィラメントがある

数百万年前、私たちの銀河の中心部で強力な出来事が起こりました。 それは巨大な二葉状の泡を吹き出し、星間物質を二方向に吹き飛ばした。 それが何であれ、中心の超大質量ブラックホールである射手座 A* (略して Sgr A*) から膨大なエネルギーが放出されました。

これらの泡には、独自の無線信号を発する奇妙でひねくれた一次元の垂直フィラメントが含まれています。 1984 年、ノースウェスタン大学の天文学者ファルハド ユセフ ザデとその共同研究者が、これらのかすかな痕跡を初めて観察しました。 現在、彼らはその数を千以上知っています。 それらは、電磁スペクトルのマイクロ波部分の電波を放出します。

最近、チームは Sgr A* 付近でフィラメントの集団が少ないことを発見しました。 ただし、これらは垂直ではありません。 代わりに、それらは銀河面に沿って横たわり、車輪のスポークのように放射状に広がります。 「ブラックホールの方向を向いていると思われる新たな構造群が突然発見されたのは驚きだった」とユセフ・ザデ氏は語った。 「私たちは常に垂直フィラメントとその起源について考えてきました。私はそれらが垂直であることに慣れています。平面に沿って他のフィラメントがあるかもしれないとは考えもしませんでした。」

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彼とチームは、これらの放射状に伸びた構造物を見て唖然としました。 「自分たちがだまされていないことを証明するために、多くの作業をしなければならなかった」と彼は語った。 「そして、これらのフィラメントはランダムではなく、ブラックホールの流出に結びついているようだということがわかりました。それらを研究することで、ブラックホールのスピンと降着円盤の方向についてさらに詳しく知ることができます。秩序の中に秩序を見つけると、満足感が得られます。」私たちの銀河の核の混沌とし​​た領域の真ん中です。」

ユセフ・ザデ氏は、コア内で何かが明らかに生じて短い放射状フィラメントが形成されたことを指摘した。 「それらは数百万年前に起こった活動からの何らかの流出によって生じたに違いないと我々は考えている」と彼は言う。 「それは、流出した物質とその近くの物体との相互作用の結果であるようです。」

他の超大質量ブラックホールと同様に、Sgr A* は時折物質を飲み込むことが知られています。 次に、エネルギーとプラズマの高磁化されたエネルギーの爆発を「噴出」させます。 これが、泡とフィラメントの出現についての最も可能性の高い説明であると思われます。 このようなジェット機がすぐ近くでガスや塵の雲と衝突した可能性がある。 それにより、フィラメントを形成するねじれた磁性構造が生じた可能性があります。

別の考えは、分子ガスがコア近くの物質の膨張によって引き伸ばされたというものです。 それがどういうわけか放射状フィラメントを作成します。 このような作用は、Sgr E 複合体の偏った外観も説明できるでしょう。 それは、中央分子ゾーンと広い中央ダストレーンの交差点でブラックホールの片側に位置します。 最後に、私たちの銀河の中心棒の重力の可能性が Sgr E 雲を引っ張っている可能性もあります。 それがフィラメントの形成に役割を果たしている可能性があります。

垂直方向の場合は、理解するのに別の課題が生じます。 それらは銀河面から最大 150 光年上空にそびえ立っています。 Yusef-Zadeh と彼のチームは、その存在についていくつかのアイデアを提案しています。 1 つ目は、宇宙線の圧力によりフィラメントが垂直方向に強制されることです。 この圧力は、バブルを生み出した数百万年前の爆発現象の余波です。

一部の垂直方向は、その地域の大規模な風と流れの中に埋め込まれた障害物の相互作用の結果である可能性があります。 この組み合わせにより、風の磁場が障害物の周りに巻き付くことでフィラメントが作成されます。 両方のフィラメントのセットを作成するために何が起こっているのかを実際に理解するためには、多くの観察作業と分析を行う必要があることは明らかです。

それらの起源は、各フィラメント集団の根本的に異なる方向性と特徴を説明している可能性があります。 垂直フィラメントは銀河面に垂直で、長さは約 150 光年まで伸びますが、水平フィラメントは銀河面に平行で、長さはわずか約 5 ～ 10 光年です。 水平線は、Sgr A* が存在する銀河の中心に向かって放射状に向いています。 垂直のものは磁性があり相対論的です (粒子が光速に近い速度で移動していることを意味します)。 水平フィラメントは熱（暖かい）放射を放出しているように見え、分子雲内の温められた物質を加速しているように見えます。 これまでに確認されたこのような水平フィラメントは数百本だけです。

垂直フィラメントは銀河の核の周りに現れますが、水平フィラメントは片側にのみ広がります。 ユセフ・ザデ氏によれば、放射状の流出はいくぶん偏っているという。 それはブラックホール領域そのものについての手がかりを与えるかもしれない。 「我々が検出した放射状流出の最も重要な意味の一つは、降着円盤の向きと、銀河面に沿った射手座A*からのジェット駆動による流出である」と同氏は述べた。

ユセフ・ザデ氏と彼のチームが発見した放射状フィラメントは最近の発見であるが、垂直フィラメントは古くからの友人である。 そのうちの約 1,000 個がペアやクラスターにグループ化されています。 ユセフ・ザデによれば、それらは約600万年前のものであるという。

彼は何十年も銀河中心部の奇妙な構造を研究してきました。 1984 年に、彼は天文学者のマーク モリスとドン チャンスと協力して、垂直構造を初めて発見したとき、20 cm の波長帯域で銀河中心の超大型アレイ電波地図を作成しました。 彼らが検出した放出は、磁性構造に沿って配置された非熱放出（つまり冷たい）ガスからのものでした。

その後、2019年にユセフ・ザデ氏は、天文学者イアン・ヘイウッド氏（オックスフォード大学）率いるチームの一員として、南アフリカのMeerKAT電波観測施設を利用して、Sgr A*の近くにある2つの巨大な電波を発する泡を発見した。 前述したエネルギー活動の大規模な爆発により、数百万年前にそれらのバブルが発生しました。

当時、研究チームは直ちに Sgr A* が砂時計の形をした構造物の発生源であると疑った。 「私たちの銀河の中心は、非常に活発な中心ブラックホールを持つ他の銀河と比較すると、比較的穏やかです」とヘイウッド氏は言う。 「それでも、天の川銀河の中心のブラックホールは、時折、異常に活発になり、定期的に大量の塵やガスの塊を食い荒らして燃え上がることがあります。そのような摂食の狂乱の1つが強力な爆発を引き起こし、これまで見たことのないこの特徴を膨張させた可能性があります。」 。」

数年前に銀河の中心で電波バブルが発見されたことで、MeerKAT 電波望遠鏡の優れた能力が浮き彫りになりました。 これは、3 ～ 30 センチメートルの波長範囲のマイクロ波領域の放射に敏感な 64 個のラジオ受信アンテナのアレイです。 ユセフ・ザデ氏は、この施設が他のエミッターの忙しい背景の中でチームがフィラメントを正確に特定するのに役立ったと信じています。 彼らは、フィラメントを周囲の構造から隔離するために、MeerKAT 画像から背景を除去しノイズを平滑化する技術を使用しました。

「新しい MeerKAT の観測は状況を大きく変えるものでした」と彼は言いました。 「技術の進歩と献身的な観測時間により、新しい情報が得られました。これはまさに電波天文学者による技術的成果です。」

天の川銀河の中心で謎のダッシュが明らかに銀河中心フィラメントの人口: 位置角度分布は銀河面に沿ったSgr A*からの度スケールの平行流出を明らかに天の川銀河の中心で発見された巨大な風船のような構造MeerKAT電波望遠鏡