はるか彼方の宇宙に、まるでファンタジー映画『ロード・オブ・ザ・リング』に登場する「サウロンの目」のような、不気味で美しい天体が発見されました。マックスプランク研究所のサイトから実物の写真を見ることができます。
Astronomers Spot the “Eye of Sauron” in Deep Space -マックスプランク研究所
この天体の正体は、長年天文学者たちを悩ませてきた大きな謎を解き明かす鍵でした。今回は、この宇宙の神秘と、それを解き明かした科学者たちの物語をご紹介します。
謎に満ちた天体「ブレーザー」
物語の主役は、「PKS 1424+240」と名付けられた天体です。これは非常に活動的な天体の一種で、その中心には太陽の数百万倍から数十億倍もの質量を持つ「超大質量ブラックホール」が鎮座しています。このブラックホールは、周囲の物質を猛烈な勢いで吸い込みながら、飲み込みきれなかったプラズマを光速に近いスピードで宇宙空間に噴出します。これが「ジェット」です。
ブレーザーが特別なのは、そのジェットの向きにあります。数あるブレーザーの中でも、「PKS 1424+240」のジェットは、まるで狙いを定めたかのように、ほぼまっすぐ地球の方向を向いているのです。
この天体は、いくつかの奇妙な特徴を持っていました。まず、「ニュートリノ」という謎の素粒子を放つ天体の中で、観測史上最も明るく輝いていたこと。さらに、非常に高いエネルギーを持つガンマ線も放射していました。これほどの高エネルギーを生み出すには、ジェットは猛烈な速さで動いているはずです。しかし、観測されたジェットの動きは、なぜか非常に「のろま」に見えたのです。明るいのに、遅い。この矛盾が、天文学者たちを長年悩ませる大きな謎でした。
15年の観測が捉えた「真実の姿」
この謎を解き明かすため、科学者たちは巨大な電波望遠鏡を使いました。これはアメリカ大陸やハワイなどに設置された10台の電波アンテナを連携させ、地球サイズの巨大な「仮想の望遠鏡」を作り出すシステムです。これにより、天文学史上最高の解像度で、遠い天体の細部まで見通すことができます。
研究チームは、実に15年もの歳月をかけて「PKS 1424+240」を観測し続け、そのデータを繋ぎ合わせることで、前例のないほど鮮明な画像を得ることに成功しました。そして、その画像が研究者たちを驚愕させます。
「画像を再構成したとき、それは息をのむほど美しかった」と研究リーダーのユーリ・コバレフ氏は語ります。そこに写し出されていたのは、ジェットの根元を取り巻く、ほぼ完璧なリング状の磁場でした。その見た目こそ、まさに「サウロンの目」。これまで誰も見たことのない光景でした。
（以下はイメージ図です。実物の画像はこちらのリンクからどうぞ。Astronomers Spot the “Eye of Sauron” in Deep Space）
「サウロンの目」が解き明かした謎
このリング状の磁場こそ、すべての謎を解く鍵でした。この渦巻くような強力な磁場は、まるでバネのように振る舞い、ジェット内の粒子を極限まで加速させることができます。これが、地球からはるかに高性能な「天然の粒子加速器」として機能していたのです。この超加速によって、高エネルギーのガンマ線、そして謎のニュートリノが生まれていたことが明らかになりました。
では、なぜジェットは遅く見えたのでしょうか？それは、ジェットがまっすぐ地球に向いていることで起きる「光学的錯覚」でした。特殊相対性理論の効果により、地球に向かってくる天体は本来の30倍以上も明るく見える一方、その速度は見かけ上、遅く観測されてしまうのです。つまり、「のろま」に見えたのは、私たちの観測上の問題に過ぎませんでした。
この発見は、超大質量ブラックホールを持つ活動的な銀河が、電子だけでなく、ニュートリノの起源となる陽子をも加速する強力な天体であることを決定づけるものです。
マルチメッセンジャー天文学の勝利
今回の成果は、光（電磁波）だけでなく、ニュートリノのような粒子も使って宇宙を多角的に調査する「マルチメッセンジャー天文学」という新しい分野の大きな勝利と言えます。かつてはSFの世界の話だと思われていた「遠いブラックホールのジェットと宇宙ニュートリノを直接結びつける」ことが、現実のものとなったのです。
何十億光年も離れた宇宙に浮かぶ「サウロンの目」。その不気味な輝きの奥には、宇宙の基本的な法則を解き明かす壮大な物理現象が隠されていました。科学者たちの長年にわたる粘り強い探求が、また一つ、宇宙の神秘の扉を開いた瞬間でした。
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