取り組む謎宇宙の謎03 時空のはて

コンパクト天体の回りの
プラズマの構造

ブラックホールや中性子星、白色矮星といった恒星が死を迎えたあとに残される「コンパクト天体」は、しばしば、周囲に非常に強い重力場に引き寄せられ渦巻くプラズマを伴っている。これは降着円盤あるいは降着流とよばれ、一般相対論が支配する重力場における時空構造を観測する天然のプローブ(探査子)である。このプラズマは強いX線源となるので、これまでもX線天文学において熱心に研究が進められてきた。その大きな成果が、あすかによって発見された、光速近くの速度で回転する降着円盤からの鉄元素からの輝線スペクトルであった。そのスペクトルには、ブラックホールが起こす重力赤方偏移による歪みがみられ、降着円盤が、実際に時空構造のプローブとして有効であることが示された。

しかし、その後の研究によって、これらのプラズマ流は、当初考えられていたような単純な円盤ではなく、密度や温度が異なるさまざまなプラズマの構造をもち、それらが時間的に状態遷移をしていることがわかってきた。降着円盤を時空構造のプローブとして、さらに研究を進めるためには、それぞれの成分が錯綜するX線スペクトルを超高分解能X線分光によって仕分け、時間変化をふくめて観測することが重要である。

ブラックホールのイメージ図