My first love was for the night sky. Love is complicated.
You're looking at a fly-through of the Hubble Space Telescope Ultra-Deep Field, one of the most distant images of our universe ever observed. Everything you see here is a galaxy, comprised of billions of stars each. And the farthest galaxy is a trillion, trillion kilometers away.
As an astrophysicist, I have the awesome privilege of studying some of the most exotic objects in our universe. The objects that have captivated me from first crush throughout my career are supermassive, hyperactive black holes. Weighing one to 10 billion times the mass of our own sun, these galactic black holes are devouring material, at a rate of upwards of 1,000 times more than your "average" supermassive black hole. (Laughter)
These two characteristics, with a few others, make them quasars. At the same time, the objects I study are producing some of the most powerful particle streams ever observed. These narrow streams, called jets, are moving at 99.99 percent of the speed of light, and are pointed directly at the Earth.
These jetted, Earth-pointed, hyperactive and supermassive black holes are called blazars, or blazing quasars. What makes blazars so special is that they're some of the universe's most efficient particle accelerators, transporting incredible amounts of energy throughout a galaxy.
Here, I'm showing an artist's conception of a blazar. The dinner plate by which material falls onto the black hole is called the accretion disc, shown here in blue. Some of that material is slingshotted around the black hole and accelerated to insanely high speeds in the jet, shown here in white. Although the blazar system is rare, the process by which nature pulls in material via a disk, and then flings some of it out via a jet, is more common. We'll eventually zoom out of the blazar system to show its approximate relationship to the larger galactic context.
Beyond the cosmic accounting of what goes in to what goes out, one of the hot topics in blazar astrophysics right now is where the highest-energy jet emission comes from. In this image, I'm interested in where this white blob forms and if, as a result, there's any relationship between the jet and the accretion disc material.
Clear answers to this question were almost completely inaccessible until 2008, when NASA launched a new telescope that better detects gamma ray light -- that is, light with energies a million times higher than your standard x-ray scan. I simultaneously compare variations between the gamma ray light data and the visible light data from day to day and year to year, to better localize these gamma ray blobs. My research shows that in some instances, these blobs form much closer to the black hole than we initially thought.
As we more confidently localize where these gamma ray blobs are forming, we can better understand how jets are being accelerated, and ultimately reveal the dynamic processes by which some of the most fascinating objects in our universe are formed.
This all started as a love story. And it still is. This love transformed me from a curious, stargazing young girl to a professional astrophysicist, hot on the heels of celestial discovery. Who knew that chasing after the universe would ground me so deeply to my mission here on Earth. Then again, when do we ever know where love's first flutter will truly take us.
Thank you.
私の初恋は夜空でした。恋は複雑です。ご覧いただいているのは ハッブル天体望遠鏡で撮影した観測史上一番遠い超深宇宙画像の一部です。
ここに見える１つ１つは、それぞれ何十億という星で構成されている銀河です。一番遠い銀河は何兆キロ遥か彼方です 天体物理学者として私は最も未知なる天体を研究する素晴らしい機会に恵まれています。初恋から私のキャリアを通して私を魅了し続けたものは非常に活発な超巨大ブラックホールです。
太陽の10億から100億倍の質量を持つ超巨大ブラックホールは近くのものを貪り食いその速さは平均サイズ巨大ブラックホールの千倍以上の速さです。この２つの特徴に他の要素も加わりクエーサーが生まれます。そして私の研究対象であるこのクエーサーは今まで見た事もない最も強力な分子のストリームを噴き出しています。この細いストリームはジェットと呼ばれ光速の99.99%の速度で地球に向かって噴出されています。
この地球に向けられたジェットを噴出する極度に活発な超巨大ブラックホールはブレーザー又はブレージング・クエーザーと呼ばれています。ブレーザーの何が特別かというと最も効率的に粒子を加速する天体の１つで銀河中に驚くべきエネルギーを放っているという事です。
これはブレーザーのイメージです。回転しながらブラックホールに落ち込む物質は降着円盤と呼ばれここではブルーで示されています。その中にはブラックホールの周りに振り回されているものもあり、それがジェットに乗り非常なスピードで加速しているのが白で示してあります。ブレーザーシステムが 観測されることは少ないのですが自然に降着円盤に引き寄せられる物質の一部がジェットとして噴き出すという過程は広く見られます。
いずれはブレーザーシステムからズームアウトして広い視野からブレーザーの銀河との関わりが分かるでしょう。ブレーザーに何が取り込まれ何が放出されるかというバランスの他にも今ブレーザー天体物理学において最もホットな話題の１つは最高エネルギーのジェット噴出はどこから出てくるのかという事です。
このイメージの白い塊がどこで生まれているのかに私は興味があり、それが分かればジェットと降着円盤物質との何らかの関係が解明するのではと考えています。この疑問に明確に答えてくれるものは2008年までには殆どなくこの年にNASAがガンマ線— 普通レントゲンで使うX線の百倍のエネルギーを持つ電磁波を検知できる望遠鏡を搭載した観測衛星を打ち上げました。
と同時に私はガンマ線のデータと可視光のデータ間のバリエーションを毎日そして年単位で比較してガンマ線束の場所を 突き止めようとしています。私の研究によれば、あるデータではガンマ線束は当初考えられていたよりもずっとブラックホールに近いところで生じる事が分かりました。
どこでガンマ線束が生まれているのか確信を持って突き止められるにつれ ジェットがどのように加速しているのかもっとよく分かるようになり、ひいては宇宙の最も面白い天体の１つが形成されるそのダイナミックな過程をいつか明らかにできるでしょう。
この全てはラブストーリーから始まり 未だに続いています。夜空への恋は星空を見つめる好奇心一杯の女の子を天体の発見を追いかけるプロの天体物理学者に変えました。私の宇宙へのあこがれが この地上での使命の しっかりとした基礎となろうとは 誰が想像したでしょうとはいっても何処に初恋のときめきに導かれこれからどこに行くのか誰にも分かりません。
ありがとうございました。
