爆食いの巨大ブラックホールが生み出す「ジェット」の起源の解明へ

2026-10-20 東北大学

東北大学、名古屋市立大学などの国際研究チームは、巨大ブラックホールが光速に近いジェットを噴き出す仕組みを解明するため、X線分光撮像衛星XRISMと国際電波望遠鏡ネットワークによる世界初の同時観測を実施した。対象は、地球から約4億2,000万光年離れ、太陽の約6,000万倍の質量を持つブラックホール「3C 120」である。観測の結果、ブラックホールから約20倍のブラックホール半径に相当する地点で、冷たいガス円盤が途切れ、数億度に達する高温プラズマ流へと変化する構造が明らかになった。また、その内側からジェットが細く絞り込まれて噴出する様子を捉えた。X線スペクトルの精密測定では、一般相対性理論による重力赤方偏移の影響も確認された。これらの結果は、ブラックホールの自転エネルギーがジェットの駆動に関わるという理論を支持し、物質を大量に取り込むブラックホールの周辺構造とジェット形成の関係を理解する重要な手掛かりとなる。銀河の形成・進化に影響を与えるジェットの起源解明に向けた成果である。

爆食いの巨大ブラックホールが生み出す「ジェット」の起源の解明へ
図1.

<関連情報>

円盤の切断が、高降着超大質量ブラックホールの相対論的ジェット噴出を引き起こす Disk Truncation Triggers Relativistic Jet Launching of a Highly Accreting Supermassive Black Hole

Hirofumi Noda, Kazuhiro Hada, Hiroto Maruyama, Taishu Kayanoki, Kenji Toma, Taiki Kawamuro, Yoshiyuki Inoue, Tomohisa Kawashima, Soyeon Yeo, Ilje Cho,…
The Astrophysical Journal Letters  Published: 2026 October 19
DOI:10.3847/2041-8213/aeaa2c

Abstract

Relativistic jets are among the most energetic phenomena in the Universe and influence galaxy evolution through energetic feedback, yet the physical connection between accretion flows and jet launching remains unresolved. Jet production is widely attributed to the Blandford–Znajek mechanism, which extracts black hole rotational energy via large-scale magnetic fields sustained by an accretion flow. Although this mechanism is observationally well supported for hot, geometrically thick accretion flows, highly accreting environments with strong jets present a paradox, as they are typically dominated by cold, geometrically thin disks incapable of sustaining large-scale magnetic fields. Here, we report coordinated X-ray microcalorimeter spectroscopy achieved by X-ray Imaging and Spectroscopy Mission (XRISM) and millimeter–radio interferometric observations by Global Millimeter Very Long Baseline Interferometry (VLBI) Array (GMVA), Very Long Baseline Array (VLBA), and East Asian VLBI Network (EAVN) of the broad-line radio galaxy 3C 120. High-resolution X-ray spectroscopy reveals a relativistically broadened Fe Kα line, indicating that the cold, geometrically thin disk is truncated at ∼20Rg (Rg is the gravitational radius), with the inner region replaced by a hot, geometrically thick flow. Concurrently, radio imaging indicates that jet profile extrapolation toward the black hole horizon yields a radius comparable to or even narrower than the disk truncation radius. These results demonstrate that, even at high accretion rates, jet launching is linked to a hot inner flow, possibly via the Blandford–Znajek process, providing evidence for a universal disk–jet connection via geometric transition.

1701物理及び化学
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