Research press release

【天体物理学】ブラックホールの進化の解明に役立つ中性子星観測装置NICER

Nature

Astrophysics: A NICER understanding of black hole evolution

国際宇宙ステーション(ISS)に設置された観測装置を使ったブラックホール系の観測により、このブラックホール系が物質の降着の際にどのように振る舞うのかについて新知見が得られたことを報告する論文が、今週掲載される。この知見から、物質がブラックホールに吸い込まれるとき、X線アウトバーストの発生が、ブラックホール付近のコンパクトなコロナ領域によって制御されていることが示唆されている。

ブラックホールに物質が降着するとき、高エネルギーX線のバーストが発生する。これは、過渡的な事象であることが知られており、その検出をブラックホール系の進化の研究に利用できる可能性がある。この明るいフレアが、降着円盤(ブラックホールに降着する残骸のリング)の上方に位置するコンパクトな領域(コロナ)によって生じるのか、降着円盤自体によって生じるのかは、議論が続いている。

2018年3月にブラックホール新星が新たに発見され、MAXI J1820+070と命名された。今回、Erin Karaたちの研究グループは、ISSに搭載された中性子星観測装置NICER(Neutron Star Interior Composition Explorer)を用いて、X線放射の発生をモニタリングした。Karaたちは、この事象を追跡観察して、ブラックホールを取り囲むコロナが小さくなった反面、降着円盤の大きさがほとんど変わらなかったことを明らかにした。Karaたちは、以上の観測結果から、ブラックホール系が変化する原因が降着円盤の大きさの変化ではなく、コロナの収縮であることが示されたと結論付けている。

Observations of a black hole system, made by instruments on the International Space Station (ISS), offer novel insights into how these systems behave as material falls into them. The findings, published in Nature this week, suggest that as matter is sucked in, the evolution of X-ray outbursts is controlled by a compact corona region near the black hole.

When material falls into a black hole, it emits a burst of high-energy X-rays, known as a transient event, the detection of which can be used to study the evolution of the system. Whether these bright flares are generated by the corona - a compact region above the accretion disk (a ring of debris falling into the black hole) - or by the disk itself has been a matter of debate.

In March 2018, a new black hole transient, called MAXI J1820+070, was found. Erin Kara and colleagues monitored the evolution of the X-ray emission using the Neutron star Interior Composition Explorer (NICER) instrument on the ISS. By following the event, the researchers found that the corona surrounding the black hole shrinks, whereas there is little change in the size of the accretion disk. These observations indicate that it is the contraction of the corona, not changes in the size of the accretion disk, which causes the changes, the authors conclude.

doi: 10.1038/s41586-018-0803-x

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