超大質量ブラックホールと降着

超大質量ブラックホールは、周囲のガスを引き込むことで活動銀河核にエネルギーを供給します。このガスは高温の降着円盤を形成し、莫大な量のエネルギーを放射します。

Definition

超大質量ブラックホールとは、銀河の中心に位置する数百万から数十億太陽質量を持つブラックホールを指します。降着とは、その周囲に高温で光り輝く円盤を形成するガスの流入であり、活動銀河核にエネルギーを供給する放射として重力エネルギーを放出します。

Scope

このトピックでは、銀河中心における超大質量ブラックホールの証拠、降着円盤の物理学と重力エネルギーから放射への変換、エディントン光度限界、およびビッグブルーバンプやX線放射などの降着の特性スペクトルシグネチャについて扱います。

Core questions

• 銀河中心に超大質量ブラックホールが存在することを示す証拠は何ですか？
• 降着円盤はどのようにして重力エネルギーを放射に変換するのですか？
• 降着するブラックホールが維持できる最大光度を決定するものは何ですか？
• 超大質量ブラックホール周辺の降着を示すスペクトル特徴は何ですか？

Key theories

The standard accretion disk

Shakura and Sunyaev developed the model of a geometrically thin, optically thick disk in which viscosity transports angular momentum and heats the gas, radiating a characteristic multi-temperature spectrum.

Black hole engine for AGN

Rees synthesized the case that accretion onto a massive black hole is the only mechanism able to produce the compact, energetic, and variable output of active nuclei.

The Eddington limit

Radiation pressure from the accretion luminosity opposes inflow, setting a characteristic maximum luminosity proportional to black hole mass that regulates how fast black holes can grow.

Clinical relevance

超大質量ブラックホールへの降着は、既知のエネルギー放出プロセスの中で最も効率的なものの一つであり、すべての活動銀河核の根底にあり、ブラックホールの成長を宿主銀河や遠方宇宙を照らす放射と結びつけています。

History

クエーサーが微小な領域から莫大な光度を放出することが明らかになった後、リンデン＝ベルらが降着するブラックホールを示唆し、1973年のシャクラ＝スニヤエフ円盤モデルは降着の定量的記述を与えました。リースによる1984年のレビューはブラックホールパラダイムを統合し、その後の全スペクトルにわたる観測によって確認されています。

Key figures

• Nikolai Shakura
• Rashid Sunyaev
• Martin Rees
• Donald Lynden-Bell

Seminal works

• shakura1973
• rees1984
• peterson1997

Frequently asked questions

光が脱出できないのに、ブラックホールはなぜそれほど明るいのですか？

光はブラックホールの内部からではなく、ブラックホールに向かって螺旋状に落ち込むガスの降着円盤から放出されます。このガスは、事象の地平線を越える前に摩擦によって極端な温度に加熱され、ブラックホール周辺の領域を非常に明るく輝かせます。

超大質量ブラックホールはどのくらいの質量がありますか？

太陽の約100万倍から数十億倍の質量範囲に及びます。最も質量が大きいものは巨大銀河の中心に位置し、天の川銀河にあるようなより小さなものは、その範囲の下限に位置します。