Natuklasan ng XRISM ang Mainit na Daloy sa Loob na Maaaring Magpaandar sa Malakas na Jet ng Black Hole

Ibinubunyag ng mabilis lumalamong black hole ang mahalagang hangganan sa loob

Maaaring nagmumula sa pagbabago sa hugis at temperatura ng materyal na nahuhulog dito ang malakas na jet ng isang napakalaking black hole na humigit-kumulang 420 milyong light-year ang layo. Ipinahihiwatig ng mga obserbasyon sa kalawakang 3C 120 na nagtatapos bago marating ang black hole ang medyo malamig at patag na disk nito, kaya may naiiwang panloob na rehiyong puno ng mas mainit na plasma kung saan maaaring maipon ang malalakas na magnetic field.

Pinangunahan nina Associate Professor Hirofumi Noda ng Tohoku University at Associate Professor Kazuhiro Hada ng Nagoya City University ang pangkat na pinagsama ang mga obserbasyon mula sa X-ray Imaging and Spectroscopy Mission ng Japan, na kilala bilang XRISM, at mga sukat mula sa tatlong internasyonal na network ng teleskopyong pangradyo. Sa pinagsamang datos, naiugnay ng mga instrumento ang estruktura ng pumapasok na materyal sa makitid na jet na lumilitaw malapit sa black hole.

Tinutugunan ng mga natuklasan, na inilathala sa The Astrophysical Journal Letters noong Oktubre 19, 2026, ang isang palaisipan: paano mabilis lumamon ng materyal ang isang black hole habang naglulunsad din ito ng malakas na agos ng plasma na halos kasimbilis ng liwanag? Pinaniniwalaang hindi angkop ang uri ng disk na inaasahan kapag mabilis itong lumalamon ng materyal para maipon ang mga magnetic field na kailangan sa prosesong iyon.

Naglahad ng posibleng sagot ang anunsyo ng pananaliksik ng Tohoku University, na inilabas noong Oktubre 20. Nagbibigay-daan ang mas malamig na panlabas na disk sa mainit na daloy sa loob, na lumilikha ng mga kondisyong maaaring magpaigib ng enerhiya mula sa pag-ikot ng black hole ang mga magnetic field at magdaloy nito papunta sa isang jet.

Bakit palaisipan ang 3C 120

Nasa direksiyon ng konstelasyong Taurus ang 3C 120. May bigat na katumbas ng humigit-kumulang 60 milyong Araw ang nasa gitna nitong black hole. Mabilis nitong nilalamon ang nakapaligid na materyal habang lumilikha rin ng malakas na jet. Dahil sa kombinasyong ito, mainam itong pag-aralan upang maunawaan kung paano magkaugnay ang paglamon ng materyal at paglikha ng jet.

Karaniwang may tagilid na paggalaw ang materyal na papalapit sa isang black hole, kaya umiikot ito papasok sa halip na direktang bumagsak. Naiipon ito sa isang accretion disk, kung saan pinaiinit ng alitan at iba pang proseso ang materyal hanggang maglabas ito ng liwanag at iba pang radyasyon. Pinag-aaralan ng mga astronomo ang radyasyong ito upang maunawaan ang rehiyong hindi nila masiyasat nang tuwiran.

Karaniwang inaasahang lilikha ang mabilis na paglamon ng materyal ng medyo malamig at manipis na disk na umaabot hanggang malapit sa black hole. Paghahambing sa mas mainit na plasma na mas malapit sa gitna ang kahulugan ng “malamig” dito. Maliit ang kapal ng manipis na disk kung ihahambing sa lapad nito, gaya ng isang patag na sapin.

Magnetismo ang suliranin. Ayon sa isang nangungunang paliwanag sa malalakas na jet, kailangan ang malalakas na magnetic field malapit sa umiikot na black hole. Pinaniniwalaang nahihirapan ang manipis na disk na mapanatili ang kinakailangang ayos ng mga field. Mas kanais-nais na kapaligiran ang iniaalok ng mas mainit at mas makapal na daloy sa loob, kaya mahalagang bahagi ng pagsisiyasat ang lokasyon kung saan nagbabago ang anyo ng disk.

Sinusuri ng XRISM ang disk sa pamamagitan ng bakal

Nakatukoy ang XRISM, isang misyon ng Japan Aerospace Exploration Agency, ng mga X-ray na inilalabas ng bakal sa materyal na nakapalibot sa black hole ng 3C 120. Naglalabas ang bakal ng radyasyon sa mga natatanging antas ng enerhiya, na lumilikha ng makikilalang katangiang tinatawag na emission line sa X-ray spectrum. Pinaghihiwalay ng spectrum ang radyasyon ayon sa enerhiya nito.

Nagbabago ang hugis ng linya ng bakal malapit sa isang black hole. Binabago ng paggalaw ng materyal papalapit o palayo sa nagmamasid ang enerhiya ng radyasyong natatanggap nito. Binabago rin ng malakas na grabidad malapit sa black hole ang enerhiya ng nakatakas na mga X-ray. Kapwa pinalalapad at binabaluktot ng mga epektong ito ang linya.

Ginamit ng mga mananaliksik ang pagbaluktot na ito upang tantiyahin kung gaano kalapit sa gitna umaabot ang medyo malamig na disk. Ayon sa unibersidad, nasa humigit-kumulang 20 ulit ng radius ng black hole ang panloob na gilid nito. Inilalarawan ng siyentipikong pag-aaral ang hangganan bilang tinatayang 20 gravitational radius, isang panukat ng distansiyang batay sa bigat ng black hole.

Hinuha ng pangkat na sa loob ng hangganang iyon, nagiging mainit at makapal ang daloy. Pinaniniwalaang umaabot sa daan-daang milyong digri ang temperatura ng plasma roon. Ang plasma ay gas na nahiwalay ang mga electron mula sa mga atom, kaya malakas itong nakikipag-ugnayan sa mga magnetic field.

Sinusubaybayan ng mga teleskopyong pangradyo ang jet papasok

Ang mga obserbasyong pangradyo na kinuha halos kasabay nito ang nagbigay ng ikalawang bahagi ng larawan. Ginamit ng pangkat ang Global Millimeter VLBI Array, Very Long Baseline Array at East Asian VLBI Network upang subaybayan ang pagkipot ng jet habang papalapit ito sa black hole.

Pinagsasama ng mga network na ito ang mga sukat mula sa mga teleskopyong magkakalayo sa pamamagitan ng very long baseline interferometry, o VLBI. Dahil sa paraang ito, nakikita ng mga astronomo ang mas pinong detalye kaysa sa kayang lutasin ng iisang teleskopyong pangradyo. Sa pag-aaral na ito, nakatulong ito upang masubaybayan ang jet hanggang sa pinagmulan nito.

Mula sa hugis ng jet, tinantiya ng mga mananaliksik na hindi lalampas sa humigit-kumulang 10 ulit ng radius ng black hole ang radius ng pinakapuno nito. Sa pinagsamang interpretasyon nila, nagmumula ang jet sa loob ng mainit na daloy na natukoy sa mga sukat ng X-ray, malapit sa black hole.

Ipinaliwanag ni Noda, associate professor sa Tohoku University at isa sa mga nanguna sa pananaliksik, kung bakit mahalaga ang pagsasama ng mga obserbasyon:

Sa pagmamasid sa iisang black hole gamit ang makabagong mga teleskopyong pang-X-ray at pangradyo, nakita namin kapwa ang mainit na plasma na nakapalibot sa black hole at ang jet na nagmumula rito. Dahil dito, tuwiran naming naiugnay ang sukdulang kapaligiran malapit sa black hole sa pagbuo ng jet.

Paano maaaring magbigay ng enerhiya sa jet ang pag-ikot

Pinag-uugnay ng paliwanag ng pangkat ang tatlong sangkap: umiikot na black hole, mainit na daloy ng pumapasok na plasma at malalakas na magnetic field. Nagbibigay ng materyal ang mas malamig na panlabas na disk. Mas malapit sa black hole, lumilikha ang mas mainit at mas makapal na daloy ng rehiyong mas madaling pag-ipunan ng mga magnetic field.

Maaaring mag-igib ang mga field na iyon ng bahagi ng enerhiya mula sa pag-ikot ng black hole at ituon ito sa makitid na agos ng plasma. Blandford-Znajek mechanism ang tawag sa nangungunang teoretikal na paglalarawan sa prosesong ito. Sa payak na paliwanag, iniuugnay ng mga magnetic field ang umiikot na kapaligiran malapit sa black hole sa materyal na bumibilis palabas.

Samakatuwid, malapit sa black hole pinagmumulan ng lakas ang jet habang patuloy namang bumabagsak papasok ang iba pang materyal. Nagkakaroon ang sistema ng dalawang magkaugnay na galaw: papasok na suplay ng materyal at palabas na daloy na nagdadala ng enerhiya sa nakapaligid na kalawakan.

Para sa 3C 120, iminumungkahi ng mga mananaliksik na nagiging magkatugma ang mga galaw na ito dahil sa pagbabago mula sa manipis na panlabas na disk tungo sa makapal na daloy sa loob. Patuloy pang pinag-aaralan ang eksaktong ayos ng magnetic field at kung paano inililipat ang enerhiya ng pag-ikot papunta sa jet.

Pinag-uugnay ng pagbabago sa estruktura ang mga sukat

Inilalarawan ng pamagat ng papel, "Disk truncation triggers relativistic jet launching of a highly accreting supermassive black hole," ang iminungkahing ugnayang ito. Nangangahulugan ang disk truncation na nagtatapos ang malamig at manipis na bahagi ng disk bago ito umabot sa black hole. Tumutukoy naman ang relativistic sa galaw na napakabilis kaya mahalaga ang teorya ng relatibidad ni Einstein upang maunawaan ito.

Tinutukoy ng mga sukat ng X-ray ang panloob na hangganan ng mas malamig na disk. Sinusubaybayan naman ng mga sukat ng radyo ang jet patungo sa isang rehiyong nasa loob ng hangganang iyon. Kapag pinagsama, nagbibigay ang mga obserbasyon sa mga mananaliksik ng paliwanag batay sa lokasyon kung paano napapanatili ng sistemang mabilis lumalamon ng materyal ang mga kondisyong paborable sa malakas na jet.

Mas tiyak ito kaysa sa basta pagtukoy ng disk at jet sa iisang bagay. Iniuugnay ng pag-aaral ang pagbabago sa estruktura ng disk sa lokasyon kung saan nagsisimula ang jet, kaya nagkakaroon ng iisang pisikal na larawan ang pumapasok at lumalabas na materyal.

Partikular na kapaki-pakinabang ang 3C 120 dahil mabilis itong lumalamon ng materyal. Inihahambing ito ng pananaliksik sa mas mahihinang lumalamong aktibong kalawakan gaya ng M87, kung saan nakatulong na ang maiinit at makakapal na daloy upang suportahan ang paliwanag na magnetiko sa paglikha ng jet. Pinalalawak ng bagong resulta ang pagsisiyasat na ito tungo sa ibang kalagayan ng paglamon ng materyal.

Bakit mahalaga ang resulta lampas sa iisang kalawakan

Nagdadala palayo ng enerhiya mula sa agarang paligid ng napakalalaking black hole ang mga jet. Kapag nakipag-ugnayan ang mga ito sa gas sa loob at paligid ng mga kalawakan, maaari nilang baguhin ang mga kondisyong pinagmumulan ng mga bituin. Kaya nakatutulong ang pag-unawa sa makinang nasa paligid ng black hole upang mapag-aralan ng mga mananaliksik ang mga pagbabagong nagaganap sa mas malalawak na antas.

Nagbibigay ang mga natuklasan tungkol sa 3C 120 ng kongkretong ugnayan sa pagitan ng mga antas na ito: maaaring makatulong ang estruktura ng pumapasok na materyal sa pagtukoy kung mabubuo ang malakas na jet. Maaaring makaapekto sa pagdaloy ng enerhiya sa napakalayong lugar ang isang hangganang malapit sa black hole.

Nagsasagawa ang pangkat ng karagdagang magkakaugnay na obserbasyon sa mas malaking black hole gamit ang XRISM at pandaigdigang mga obserbatoryong pangradyo. Plano rin ng mga mananaliksik na ihambing ang mga sukat sa mga teoretikal na modelo at computer simulation upang subukin kung gaano kahusay na naipapaliwanag ng iminungkahing ayos ang kilos ng materyal at mga magnetic field.

Inilarawan ni Noda ang layunin ng susunod na yugtong iyon:

Layunin naming bumuo ng mas kumpletong larawan kung paano nag-uugnayan ang materyal, mga magnetic field at pag-ikot ng black hole sa mga sukdulang kapaligirang ito. Maaari ring makatulong ang pag-unawa sa prosesong ito upang mas maunawaan namin kung paano nakaaapekto ang napakalalaking black hole sa ebolusyon ng mga kalawakan at ng mas malalaking estruktura ng Uniberso.

Paglalathala at mga susunod na obserbasyon

Pinagsasama ng pananaliksik ang isang misyon ng Japan para sa X-ray at mga network ng radyo na sumasaklaw sa ilang rehiyon. Mahalaga sa pamamaraan ang mga sukat na magkakatuwang ang gamit: inilalantad ng mga X-ray ang mga kondisyon sa daloy ng accretion, samantalang sinusubaybayan ng mga obserbasyong pangradyo ang estruktura ng jet.

Ganito ang pagkakasunod-sunod ng paglalathala at planong kasunod na pananaliksik:

• Oktubre 19, 2026: Inilathala ng The Astrophysical Journal Letters ang pag-aaral na pinangunahan nina Noda at Hada.
• Oktubre 20, 2026: Inanunsyo ng Tohoku University ang mga natuklasan at inilarawan ang pinagsamang mga obserbasyon sa X-ray at radyo.
• Susunod na yugto: Nagsasagawa ang pangkat ng magkakaugnay na obserbasyon sa mas malaking black hole at inihahambing ang mga resulta sa mga modelo at simulation.

Ang DOI ng papel ay 10.3847/2041-8213/aeaa2c. Nakalista rin ang mga detalye ng paglalathala sa opisyal na anunsyo tungkol sa pag-aaral. Sa paggamit ng kaparehong paraan ng pagmamasid sa isa pang black hole, masusuri ng pangkat kung lumilitaw din sa ibang sistema ang pagbabagong estruktural na natukoy sa 3C 120.

Mahahalagang punto

• Sinuri ng XRISM at tatlong network ng teleskopyong pangradyo ang 3C 120, na humigit-kumulang 420 milyong light-year ang layo.
• Katumbas ng humigit-kumulang 60 milyong Araw ang bigat ng black hole sa kalawakan; mabilis itong lumalamon ng materyal habang naglulunsad ng malakas na jet.
• Ipinakikita ng mga sukat ng X-ray na nagtatapos ang malamig at manipis na disk bago umabot sa black hole, at napapalitan ito ng mas mainit na daloy sa loob.
• Sinusubaybayan ng mga obserbasyong pangradyo ang pinagmulan ng jet hanggang sa rehiyong kinaroroonan ng mainit na daloy na iyon.
• Iminumungkahi ng pangkat na maaaring gamitin ng mga magnetic field na naiipon doon ang enerhiya ng pag-ikot ng black hole upang paandarin ang jet.
• Susuriin ng mga karagdagang obserbasyon ang mas malaking black hole at susubukin ang paliwanag gamit ang mga teoretikal na modelo at simulation.