深宇宙で「サウロンの目」を発見、銀河の極端なガンマ線放射とニュートリノの原因に迫る(Astronomers Spot the “Eye of Sauron” in Deep Space)

2025-08-12 マックス・プランク研究所

マックス・プランク無線天文学研究所などの国際チームは、強力なプラズマジェットを地球方向に放つブラザー天体PKS 1424+240を詳細観測し、「サウロンの目」のような画像を取得した。同天体は最もニュートリノ放出が多いブラザーとして知られるが、ジェットの動きが遅く見えるという謎があった。15年間のVLBA観測を解析した結果、ジェットがトーラス状の磁場に貫かれ、地球に正面を向いていることを確認。特殊相対論効果により明るさが30倍以上に増幅される一方、見かけ上は遅く見えることが判明した。磁場構造はジェットの形成・加速・収束に重要で、電子だけでなく陽子も加速し高エネルギーニュートリノの生成に関与している。本成果は多メッセンジャー天文学の重要な進展である。

深宇宙で「サウロンの目」を発見、銀河の極端なガンマ線放射とニュートリノの原因に迫る(Astronomers Spot the “Eye of Sauron” in Deep Space)
Looking inside the plasma jet cone of the blazar PKS 1424+240 with a radio telescope of the Very Long Baseline Array (VLBA). © NSF/AUI/NRAO/B. Saxton/Y.Y. Kovalev et al.

<関連情報>

ニュートリノ関連の高エネルギーブラザールPKS 1424+240のジェットコーンの解析 Looking into the jet cone of the neutrino-associated very high-energy blazar PKS 1424+240

Y. Y. Kovalev, A. B. Pushkarev, J. L. Gómez, D. C. Homan, M. L. Lister, J. D. Livingston, I. N. Pashchenko, A. V. Plavin, T. Savolainen and S. V. Troitsky
Astronomy & Astrophysics  Published:12 August 2025
DOI:https://doi.org/10.1051/0004-6361/202555400

Abstract

Context. The acceleration process of massive particles as well as the production of very high-energy (VHE) photons and neutrinos remains a fundamental challenge in astrophysics.

Aims. We investigate the parsec-scale jet structure and magnetic field of the blazar PKS 1424+240, which was selected on the basis of strong VHE gamma-ray emission and is identified with one of the highest peaks in the IceCube 9-year neutrino sky.

Methods. We analyzed 15 GHz VLBA observations of this BL Lac object by stacking 42 polarization-sensitive images collected in 2009–2025 to enhance the signal and reveal the persistent parsec-scale structure.

Results. Our observations uncover a rare scenario. The object is viewed inside the jet cone, very close to the axis of its relativistic jet, with a viewing angle of < 0.6°. This effectively maximizes Doppler boosting to values ∼30 and enhances the electromagnetic and neutrino emission in the direction of the observer. Based on polarimetric observations, we unambiguously detect a net toroidal component in the magnetic field of the jet. This indicates a current-carrying jet that flows almost directly toward our line of sight.

Conclusions. Blazars with very small jet viewing angles offer a solution to the Doppler factor crisis, i.e., to the longstanding mismatch between Doppler factors inferred from the low apparent jet speed in very long-baseline interferometry and those derived from VHE observations. We show that relativistic beaming plays the critical role in the gamma-ray and neutrino emission of blazars. This has direct implications for models of their multimessenger emission.

1701物理及び化学
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