マルカリアン 501

マルカリアン 501
スローンデジタルスカイサーベイによる Mrk 501 の画像
観測データ（J2000 エポック）
星座	ヘラクレス
赤経	16時間53分52.21秒[1]
偏角	39° 45′ 37.6″ [1]
赤方偏移	9915±25 km/秒または0.033640 Z
距離	456百万光年(140メガピクセル; 4.32x10 24 m)
グループまたはクラスター	zw1707.6+4045
特徴
タイプ	S0 [2]
サイズ	約210,000 光年（64kpc  ）（推定）[3] [2] [a]
見かけの大きさ （V）	94.86インチ×71.1インチ[2]
注目すべき機能	超高エネルギーガンマ線で最も明るい物体
その他の指定
4C39.49、PGC 59214、UGC 10599

マルカリアン501（またはMrk 501）は、最高エネルギーのガンマ線まで広がるスペクトルを持つ銀河です。 ^[4]これはブレーザーまたはBL Lacオブジェクトであり、地球に向かって噴射するジェットを持つ活動銀河核です。このオブジェクトの赤方偏移はz = 0.034です。^[5]

Mrk 501は極めて変動の激しいガンマ線源であり、激しい爆発を起こしている。^[5] 1997年の爆発時には、スペクトルの非常に高エネルギーのガンマ線領域、 10 ¹¹ eV (100 GeV)を超えるエネルギーにおいて、空で最も明るい天体であった。^[6] 

ブレーザーをホストする銀河は、1974年にベンジャミン・マルカリアンによって研究され、カタログ化されました。 ^{[7] 1996年に}ホイップル天文台のジョン・クインによって、これが非常に高エネルギーのガンマ線放射源であることが初めて判明しました。^{[5] [8]}

この楕円銀河は、赤経16時間53.9分、赤緯+39°45分のヘルクレス座に位置している。その大きさは1.2×1分角に見える。[ 9 ^]

Mrk 501からのガンマ線は極めて変化に富み、激しい爆発を起こしている。^{[5] Mrk 501のガンマ線スペクトルには2つの山が見られる。1つは1 keV未満で}X線 とみなすことができ、もう1つは1 TeV以上である。フレアと爆発の間、ピークのパワーと周波数が増加する。^[5] MAGICによって、1分の立ち上がり時間で20分間続くフレアが測定された。これらのフレアでは、より高エネルギーのガンマ線（1.2 TeV）は、0.25 TeVのガンマ線よりも4分遅れていた。^{[10]この遅れから、空間は小さな次元で}泡状の量子テクスチャによって大きくなるという説など、さまざまな理論が生まれている。[ ^11]この泡は、より高エネルギーの光ガンマ線とより低エネルギーの電波および可視光の光速に変化を生み出すだろう。このような変化はローレンツ不変性に反するが、統一理論の手がかりとなる可能性がある。NASAゴダード宇宙飛行センターのフロイド・ステッカー博士によるMrk 501とMrk 421の観測では、ローレンツ不変性に違反がないことが実証された。^[12]この銀河は可視光でも14.5等級から13.6等級の間で変化する。^[13]

発見観測中、平均して7分に1回の頻度で閃光が観測された。閃光の形状と大きさはガンマ線としては小さく楕円形であるため、宇宙線（光子ではなくフェルミオンまたは質量のある宇宙線）の可能性は排除された。1995年のこの時点での300 GeVを超える光子のフラックスは8.1±1.5 x 10 ⁻¹² cm ⁻² s ^{−1であった[8]。}

ブレーザーは、ブラックホール、あるいは連星ブラックホールに落ち込む物質から発生する可能性が高い。銀河で観測された速度分散（地球に向かう速度と地球から遠ざかる速度の最大差）は372 km/sであり、ブラックホールの質量は（0.9 − 3.4）× 10 ⁹ M _⊙と予測される。しかし、速度分散は291 km/sと270 km/sとも測定されているため、中心質量はこれより小さい可能性がある。^[14] 23日間の変動は、物体が23日周期で中心ブラックホールを周回している可能性があることを示唆している。^[14]

超長基線干渉計では、電波の微細な詳細をミリ秒角(mas) の解像度まで見ることができます。中心の非常に明るい一点が観測され、これをコアと呼びます。コアからは、非常に高速のプラズマの爆発が狭い円錐形で片側ジェットとして発生します。

30ミリ秒後、長さ300pcのジェットは90°回転して扇状に広がります。屈曲点の前の内側のジェットは、幅10ms未満の明るい縁または縁が明るくなる構造を示します。これはおそらく、ジェットの中央部分が高速で移動し、縁が遅いためと考えられます。^[15]

通常、反対方向に噴出するガスのジェットがあります。観測されたジェットは、地球に面し、地球に向かってプラズマを放出するジェットです。また、カウンタージェットと呼ばれる、地球から離れる方向に向かうジェットもあります。コアの近くでは、このカウンタージェットはメインジェットよりもはるかに暗いため、電波では見えません。

カウンタージェットの明るさはメインジェットの1250分の1である。これはジェットが相対論的であり、 Γは約15（つまりプラズマは光速の99.8%で移動している）であり、地球からの視線から15°から25°の角度にあることを意味する。408MHzでは、電力レベルは1.81 Jyであるが、これは変動する。^[16]

中心核から10kpcを超えると、カウンタージェットが見えるようになり、ジェットが非相対論的になっていることがわかります。つまり、プラズマはもはや光速に近い速度で動いていません。^[16]対称的な電波放射は70"まで広がっており、これは120〜200kpcに相当します。^[16]

2022年3月、イオアニス・リオダキス率いる科学者たちは、イメージングX線偏光測定探査機（IXPE）を使用して、ブレーザーがどのようにしてこのような明るい光を出すのかを解明しながら、平均状態のマルカリアン501を研究した。研究者たちは、「これらのジェット内の粒子が衝撃波によって過充電されていることを示すことができ、これらの明るい天体のダイナミクスに関する長年の「未解決の疑問」を解決した。」^{[17] [18]}

これらの源については 60 年代から知られていました。これらは X 線で最も明るい天体の一つですが、X 線がどのように生成されるのかは長年わかっていませんでした。いくつかの理論はありましたが、得られる電波や光学データからはあまり多くのことがわかりません。

— イオアニス・リオダキス、ESOフィンランド天文学センターポストドクター研究員

初期の名称は4C 39.49とB2 1652+39であった。^[19] ウプサラ銀河総合カタログでは、これをUGC 10599として記載している。^[20]

その他の指定：B1652+39、1H1652 + 398、TeV J1653+397。^[21]

• TeVCat 2.0: マルカリアン 501
• 「7C 165211.80+395026.00」。シンバッド。ストラスブール天文学センター。