AIと物理学の融合により、ブラックホールの周囲で噴出するフレアの3D構造が明らかになる(AI and Physics Combine to Reveal the 3D Structure of a Flare Erupting Around a Black Hole)

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2024-04-22 カリフォルニア工科大学(Caltech)

カリフォルニア工科大学の科学者たちが率いるチームは、AI技術を利用して、銀河系中心の超大質量ブラックホール、いて座A*周辺で起こるフレアの初の3次元ビデオを再現しました。このビデオは、2017年4月11日のX線データにおける噴火直後の100分間にチリのアタカマ大型ミリ波陣列(ALMA)で収集されたデータに基づいています。この3D構造は、ブラックホールの中心から約7500万キロメートルの位置にある2つの明るいコンパクトな特徴を示しています。この研究は、ブラックホール近くでガスが回転する様子の三次元再構築を初めて行ったもので、「Nature Astronomy」誌に掲載されました。

<関連情報>

いて座A*超巨大ブラックホール近傍のフレアの軌道偏光トモグラフィー Orbital polarimetric tomography of a flare near the Sagittarius A* supermassive black hole

Aviad Levis,Andrew A. Chael,Katherine L. Bouman,Maciek Wielgus & Pratul P. Srinivasan
Nature Astronomy  Published:22 April 2024
DOI:https://doi.org/10.1038/s41550-024-02238-3

AIと物理学の融合により、ブラックホールの周囲で噴出するフレアの3D構造が明らかになる(AI and Physics Combine to Reveal the 3D Structure of a Flare Erupting Around a Black Hole)

Abstract

The interaction between the supermassive black hole at the centre of the Milky Way, Sagittarius A*, and its accretion disk occasionally produces high-energy flares seen in X-ray, infrared and radio. One proposed mechanism that produces flares is the formation of compact, bright regions that appear within the accretion disk and close to the event horizon. Understanding these flares provides a window into accretion processes. Although sophisticated simulations predict the formation of these flares, their structure has yet to be recovered by observations. Here we show a three-dimensional reconstruction of an emission flare recovered from Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array light curves observed on 11 April 2017. Our recovery shows compact, bright regions at a distance of roughly six times the event horizon. Moreover, it suggests a clockwise rotation in a low-inclination orbital plane, consistent with prior studies by GRAVITY and the Event Horizon Telescope. To recover this emission structure, we solve an ill-posed tomography problem by integrating a neural three-dimensional representation with a gravitational model for black holes. Although the recovery is subject to, and sometimes sensitive to, the model assumptions, under physically motivated choices, our results are stable and our approach is successful on simulated data.

1701物理及び化学
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