天文学：人工知能が明らかにするブラックホール周辺に生じるフレアの3Dモデル

銀河系の中心部にある超大質量ブラックホール「いて座A*」付近の高エネルギーなアウトバーストの画像が、CTスキャンと同様な3D技術を用いて再構成された。このことを報告する論文が、Nature Astronomyに掲載される。今回の知見は、ブラックホールの周囲で明るいスポットがどのように形成されるかについての、より明確な描像をもたらす。

スーパーコンピューターによるシミュレーションは、ブラックホールの周囲を回っている（降着円盤として知られる構造内の）物質が、X線や赤外線、電波で観測できるフレアと呼ばれる高エネルギー事象で周期的に噴出する可能性のあることを示唆している。しかし、観測されたデータからこれらのフレアの3次元構造を再構成することは難しい。

今回、Aviad Levisらは、医療用のコンピューター断層撮影法（CTスキャン）で用いられる方法に類似した新しい撮像技術「軌道偏光断層撮影法」を提案している。Levisらは、2017年4月11日のアタカマ大型ミリ波サブミリ波干渉計（ALMA）による観測結果を用いて、電波波長でのフレアの3次元的な状況を調べた。このデータセットから3D画像を再構成することは、その距離と光度における細かな変化のために困難であるが、Levisらは、ブラックホールと電磁放射過程の予測される物理で制約されるニューラルネットワークを用いた、新しいコンピューター技術を活用した。

結果として得られた画像は、フレアが降着円盤の2つの明るいスポットから生じた可能性が高いことを示し、この降着円盤は地球に対してほぼ正面を向いている。スポットはブラックホールの周囲を時計回りに回転しており、その軌道半径は地球と太陽の距離の半分（およそ7500万キロメートル）である。復元されたフレアの構造は、これまでのコンピューターシミュレーションとよく似ており、ブラックホール周辺の極限環境に関する我々の一般的な理解を実証している。

doi: 10.1038/s41550-024-02238-3

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