NASA IXPEの最長観測でブラックホールジェットの謎を解明(NASA IXPE’s Longest Observation Solves Black Hole Jets Mystery)

2025-12-16 NASA

NASAのX線偏光観測衛星IXPE(Imaging X-ray Polarimetry Explorer)を用いた最長観測により、超巨大ブラックホールのジェットから放射されるX線の起源が解明された。国際的な天文学チームは、長時間の観測データをもとに、ブラックホール中心から噴出する高速ジェット内で高速電子が光子と相互作用すること(コンプトン散乱)でX線が生成されるというメカニズムを明らかにした。これまでX線天文学の黎明期から解明されていなかったこの現象は、IXPEの高感度偏光観測によって初めて定量的に示された。また、この成果は『The Astrophysical Journal Letters』に発表され、ブラックホールジェットの物理プロセスや粒子加速機構の理解を深めることに寄与する。IXPEはX線偏光の同時スペクトル・空間・時間観測を可能にし、極限天体物理学への新たな観測手法を提供している。

NASA IXPEの最長観測でブラックホールジェットの謎を解明(NASA IXPE’s Longest Observation Solves Black Hole Jets Mystery)

Two composite images show side-by-side observations of the Perseus Cluster from NASA’s IXPE (Imaging X-Ray Polarimetry Explorer) and Chandra X-ray Observatory. Scientists used data from both observatories, along with data from Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR), and Neil Gehrels Swift Observatory, to confirm measurements of the galaxy cluster.X-ray: (Chandra) NASA/CXC/SAO, (IXPE) NASA/MSFC; Image Processing: NASA/CXC/SAO/N. Wolk and K. Arcand

<関連情報>

3C 84ジェットにおけるコンプトン散乱の検出 Detection of Compton Scattering in the Jet of 3C 84

Ioannis Liodakis, Sudip Chakraborty, Frédéric Marin, Steven R. Ehlert, Thibault Barnouin, Pouya M. Kouch, Kari Nilsson, Elina Lindfors, Tapio Pursimo, Georgios F. Paraschos,…
The Astrophysical Journal Letters  Published: 2025 November 11
DOI:10.3847/2041-8213/ae157d

Abstract

3C 84 is the brightest cluster galaxy in the Perseus Cluster. It is among the closest radio-loud active galaxies and among the very few that can be detected from low-frequency radio up to TeV γ-rays. Here we report on the first X-ray polarization observation of 3C 84 with the Imaging X-ray Polarimetry Explorer, for a total of 2.2 Ms coinciding with a flare in γ-rays. This is the longest observation for a radio-loud active galaxy, which allowed us to reach unprecedented sensitivity, leading to the detection of an X-ray polarization degree of ΠX = 4.2% ± 1.3% (∼3.2σ confidence) at an X-ray electric vector polarization angle of ψX = 163° ± 9°, which is aligned with the radio jet direction on the sky. Optical polarization observations show fast variability about the jet axis as well. Our results strongly favor models in which X-rays are produced by Compton scattering from relativistic electrons—specifically synchrotron self-Compton—that takes place downstream, away from the supermassive black hole.

1701物理及び化学
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