研究者たちは、ブラックホールが宇宙に与える影響を理解する大きな一歩を踏み出した。ジェットの威力を直接測定したのだ。これは定規でハリケーンを測るようなものだと言えば、どれほど困難か想像がつくだろう。
世界中に広がる電波望遠鏡ネットワークを使って、カーティン大学率いるチームは、これらのジェットがいかにエネルギーに満ちているかを明らかにする詳細な画像を捉えた。ブラックホールが宇宙の究極のオーバーアチーバーであるという長年の理論を裏付けるものだ。
『ネイチャー・アストロノミー』に掲載されたこの研究は、最初に確認されたブラックホールと巨大な超巨星を含む有名なシステム、はくちょう座X-1に焦点を当てた。科学者たちは、このブラックホールから噴出するジェットが約1万個の太陽に相当するエネルギー出力を運んでいることを突き止めた。これはかなりの数の太陽だ。
この測定を行うため、チームは広範囲に分散した望遠鏡アレイを単一の装置として連携させた。このセットアップにより、ブラックホールが軌道を移動する際に、近くの恒星からの強力な風によってジェットがどのように押され、歪められるかを観察できた。その効果は、地球上で強風が噴水の水流を曲げる様子に似ている。ただし、その噴水が1万個の星の凝縮された怒りで動いている場合だが。
恒星の風の強さを計算し、ジェットがどれだけ偏向されたかを追跡することで、研究者たちは特定の瞬間におけるジェットの威力を決定できた。これは、長期的な平均値に頼るのではなく、ブラックホールジェットの瞬間的なエネルギーを直接測定した初めての例だ。年間平均降水量ではなく、稲妻を測定するようなものだ。
チームはまたジェットの速度を測定し、光速の約半分、つまり秒速約15万キロメートルで移動していることを発見した。この速度を決定することは科学者たちにとって長年の課題だった。おそらく、彼らのスピードガンが溶け続けていたからだろう。
このプロジェクトはカーティン電波天文学研究所（CIRA）と国際電波天文学研究センター（ICRAR）カーティンノードが主導し、オックスフォード大学が貢献した。
研究当時CIRAに在籍し、現在はオックスフォード大学に所属する筆頭著者のスティーブ・プラブ博士は、チームが一連の画像を使って「踊るジェット」を追跡したと説明した。この用語は、両天体が互いに公転する間に超巨星の強風に押されてジェットが繰り返し方向を変える様子を指し、宇宙で最も破壊的なワルツを生み出している。
プラブ博士は、これらの観測がブラックホール近傍で生成されるエネルギーのどれだけがその周囲に転移し、環境に影響を与えるかを明らかにすると述べた。「この研究からの重要な発見は、物質がブラックホールに向かって落下する際に解放されるエネルギーの約10％がジェットによって運び去られることです」とプラブ博士は言う。「これは科学者が通常、宇宙の大規模シミュレーションモデルで想定していることですが、観測によって確認するのはこれまで困難でした」と付け加え、時にはシミュレーションが実際に正しいことを確認した。
CIRAおよびICRARカーティンノードの共著者、ジェームズ・ミラー＝ジョーンズ教授は、以前の技術ではジェットの威力を数千年から数百万年という極めて長い期間にわたってしか推定できなかったと指摘した。これにより、ジェットのエネルギーと物質がブラックホールに落下する際に生成されるX線放射を直接比較することが困難だった。宇宙規模の測定不便の典型例だ。
「そして、私たちの理論はブラックホール周辺の物理が非常に類似していることを示唆しているため、太陽質量の10倍から1000万倍のブラックホールからのジェットであれ、この測定を理解の基礎として使用できるようになりました」とミラー＝ジョーンズ教授は述べ、破壊の楽しいスケーラビリティを示唆した。
「西オーストラリアと南アフリカで現在建設中のスクエア・キロメートル・アレイ観測所などの電波望遠鏡プロジェクトにより、数百万の遠方銀河にあるブラックホールからのジェットを検出することが期待されています。この新しい測定によって提供される基準点は、それらの総合的な出力を較正するのに役立つでしょう」と彼は続け、宇宙で最も強力なヘアドライヤーのカタログ化計画を概説した。
「ブラックホールジェットは周囲環境への重要なフィードバック源を提供し、銀河の進化を理解する上で極めて重要です」と彼は結論付け、宇宙の虚空でさえ自己表現する必要があることを思い出させた。
この研究には、バルセロナ大学、ウィスコンシン大学マディソン校、レスブリッジ大学、宇宙科学研究所も協力した。