地球に向けられた「サウロンの目」を捉えた (4/4)

ややくわしい解説

本研究は、ブレーザー PKS 1424+240 のパーセクスケール・ジェットを、VLBA 15 GHz 偏波観測の 2009–2025 年にわたる 42 エポックを統合（stacking）して高ダイナミックレンジ化し、Stokes I,Q,U のデバイアス処理と系統誤差低減を経て、偏波ベクトル（EVPA）分布から磁場構造と視線幾何を同時に制約したものである。最終スタック像では EVPA がほぼ環状に配列し、電場ベクトル 90°回転により復元される磁場が「ネットのトロイド成分」を持つことが非曖昧に示された。ファラデー回転（RM）は全エポックで同時取得されていないため絶対 EVPA の厳密補正には限界が残るが、得られた RM が小さいこと、ならびに周波数依存の挙動から、主要結論（環状磁場署名）は系統で説明しにくい。形態学的には見かけの開口角 phi_app が異常に大きく、射線がジェット円錐の内側から軸方向へと向く「inside the cone」幾何であることを示唆する。

運動学的には、視線角 theta が 1 度より十分小さく、とくに theta < 0.6 度という強い上限の下で、低い見かけ速度と高いビーミングを同時に満たすドップラー因子 delta が導かれる。ここで用語と式を明示しておく。ローレンツ因子を Gamma、実速度を beta = v/c とすると、ドップラー因子は

delta = 1 / (Gamma * (1 – beta * cos(theta)))

で与えられ、見かけ速度は

beta_app = (beta * sin(theta)) / (1 – beta * cos(theta))

である。射線が軸に極端に整列する（theta が非常に小さい）場合、beta_app は抑制される一方で delta は増大する。本研究で得られた整合解は delta ≈ 32 を中心とし、保守的に 16 < delta < 52 の範囲を許容する。これは、VLBI で測られる「遅い」見かけ運動と、VHE ガンマ線および高エネルギー・ニュートリノでの「まぶしい」放射を同時に説明する幾何学的枠組みを与え、いわゆる “Doppler factor crisis” に対する部分解（partial solution）を提供する。幾何が最大のブーストを与えつつ見かけ速度を最小化することは、Summary で明示されるとおり、本天体固有の極端配置が鍵である。

多使節の観点では、PKS 1424+240 は IceCube の解析において高エネルギー・ニュートリノ放射で最も明るいブレーザーに位置づけられる一方、ガンマ線でも VHE 帯で際立った明るさを示す。本研究は、強いビーミング（delta ~ 30）と「inside the cone」幾何により、ガンマ線とニュートリノを別々のゾーンに分けなくとも整合的に記述できる可能性を示す。ただし、粒子加速の詳細な機構やハドロニック寄与（pγ, pp 等）の比率を本観測だけで断定することはできず、陽子加速やニュートリノ生成の「直接証拠」を与えるものではない。得られた輪状（トロイド）磁場の署名は、コリメーションと電流系の存在を支持し、電子に限らない荷電粒子の高効率加速に有利な磁場トポロジーを示唆するが、因果の特定には今後の時間分解偏波、広帯域スペクトル、ニュートリノ同時検出による相関解析が不可欠である。

方法論的には、長期にわたる偏波エポックの積み上げにより、従来はスタティックに近いコンポーネントでしか見えなかった微弱偏波構造を復元し、イメージングアーチファクトを有意に抑制した点が特筆される。VLBI 偏波像のスタッキングが、磁場トポロジーと視線幾何の同時制約、ひいてはドップラー因子と開口角の結合制約へ直結することを、本研究は実証した。今後は同手法を MOJAVE サンプルへ系統適用し、phi_app–theta–delta–Gamma の結合分布を統計的に評価することで、Doppler factor crisis の「個別解」から「母集団統計」への橋渡しが可能となるだろう。