天文学者たちはついに、宇宙の未解決事件の証拠を掴んだかもしれない。なぜ宇宙最大の銀河には星がこんなにも少ないのか。X線撮像分光ミッション（XRISM）の新データによると、超大質量ブラックホールが犯人で、星形成に必要なガスを吹き飛ばしているという。

現在のモデルでは、最も質量の大きい銀河は星の質量で溢れているはずだが、観測では大幅な不足が示されている。ミシガン大学の博士課程学生、Xin "Cindy" Xiang氏は、XRISMのデータを使って有力な説明の一つを調査し、ブラックホールを直接指し示す証拠を見つけた。

ほとんどの人はブラックホールを、重力が強すぎて光さえも逃げ出せない天体として知っている。しかし、ブラックホールはその周囲に非常に明るい領域を作り出すこともできる。ガスや塵が渦を巻いて内側に落ち込むと、降着円盤を形成し、強力なX線を含む莫大なエネルギーを放出する。

降着円盤は宇宙で最もエネルギッシュな環境の一つだ。ブラックホールに向かって落下する物質は重力と摩擦で加熱され、極度に高温のプラズマとなる。同時に、円盤は強力な物質の流出を引き起こすことができる。

これらの風は、銀河からガスを掃き出すのに十分な強さを持つ。ガスは新しい星を作るための原材料であるため、そのような流出は将来の星形成を大幅に減少させる可能性がある。

XRISMのデータはその可能性を支持している。このミッションは、日本の宇宙航空研究開発機構がNASAおよび欧州宇宙機関と協力して主導している。

「以前は、XRISMがなければ、流出の大まかな特徴しか見えませんでした」とXiang氏は言う。「しかし、重要な質問に答えるためには、微細な特徴を分解できる必要があります。それらの構造や形状は？風はどのように、いつ放出されるのか？」

2023年に打ち上げられたXRISMは、2024年秋に科学観測を開始した。そのエネルギー分解能は前任のものより約10倍優れており、天文学者はブラックホール環境をはるかに詳細に調べることができる。

Xiang氏とその共同研究者は、地球から5000万光年強の距離にある明るい銀河NGC 4151に焦点を当てている。その中心には活動銀河核（AGN）があり、超大質量ブラックホールが活発に物質を消費し、明るい降着円盤を生成している。これにより、NGC 4151はブラックホール駆動の流出を研究する理想的な実験室となっている。

「XRISMを使えば、最も明るいAGNを観測する最高の分解能が得られ、降着円盤からの流出についてこれまでで最も豊富な情報を得ています」とXiang氏は言う。

ミシガン大学の天文学教授Jon Miller氏と協力して、Xiang氏は以前、NGC 4151の降着円盤からの風が、系から物質を放出するのに十分な速度に達することを示した。また、これらの流出を駆動する可能性のあるメカニズム、つまり太陽フレアを引き起こすのと同様の磁気遠心駆動を特定した。

カリフォルニア州パサデナで開催されたアメリカ天文学会第248回会合で、Xiang氏はNGC 4151の強力な風がいつ活動しているかを判断する新しい方法を発表した。このアプローチは、研究者が他の銀河で同様の流出を特定し、宇宙全体のAGNの理解を深めるのに役立つ可能性がある。

AGNの風は時間とともに劇的に変化する可能性があるため、Xiang氏は最も速く最も強い流出がいつ発生するかを特定する方法を必要としていた。これを行うために、彼女はNGC 4151のXRISM観測の数百日分を分析した。

彼女の研究は、銀河のX線出力がフレアで明るくなる時期と、その後の数時間でX線信号がどのように進化するかに焦点を当てた。

明るさの測定に加えて、Xiang氏は検出されたX線が比較的硬いか柔らかいかを研究した。これは可視光での色に相当する特性である。彼女はこれらの測定値を組み合わせて、色強度指数と呼ばれる新しい指標を作成した。Miller氏は名前を「cindicity」に短縮することを提案した。

「部分的に私の名前がCindyだからです」とXiang氏は言う。「しかし、アイデアとしては、将来的には、あなたの光源のcindicityを教えてもらえれば、」