銀河系内に数百のブラックホールが共存している可能性

天文学者たちは、これまで不可能だと考えられていた現象である、数百個のブラックホールが存在する星団を発見した可能性がある。

NGC 6101 として知られる球状星団は、地球から約 47,600 光年の距離にあり、天の川銀河の中心を周回しています。研究者たちはコンピューター シミュレーションを使用して、星団内の星の位置と密度をマップしました。これにより、周囲の目に見える星に及ぼす重力の影響から、数百個の目に見えないブラックホールの存在を推測することができました。

「大量のブラックホールがどこに存在するかがわかったので、ブラックホールとその背後にある物理学をよりよく発見し理解するのに役立つ可能性がある」と、英国サリー大学の天体物理学者で主任研究者のミクロス・ポイテン氏は言う。

ブラックホールが存在するとすれば、それぞれの質量は太陽の数倍で、超新星爆発で死んだ巨大な恒星の残骸である可能性が高い。これまでの研究では、こうしたブラックホールはほぼすべて、その生成元となった超新星の反動によって親星団から追い出されると示唆されていた。

新たな発見は、ブラックホールが超新星から受ける衝撃が、これまで考えられていたよりも小さい可能性があることを示唆していると、ポイテン氏は言う。さらに、NGC6101 はそれほど高密度ではなかった可能性がある。なぜなら、高密度だったとしたら、ブラックホール同士があまりにも接近しすぎて、重力で互いを銀河団の外に弾き出していたはずだからだ、と同氏は付け加える。

科学者たちがこの球状星団に注目したのは、その奇妙な特徴のためだった。NGC 6101 の星は古いが、その星の配置は若い星団に似ており、質量の異なる星が比較的均一に星団全体に散らばっていた。古い星団では、重力によって重い星が星団の中心に引き寄せられていたはずだ。さらに、NGC 6101 は膨張しているように見え、中心には目に見える星があまりなかった。

「彼らは興味深い可能性を示唆しています。この球状星団で彼らが見ているものを説明する可能性は高いと私は思います」とハーバード大学天文学部長で理論天体物理学者のアブラハム・ローブ氏は言う。ローブ氏はこの研究には参加していない。「しかし、この特定の説明が他の可能性のある説明と比較して妥当かどうかをテストすることも重要です。」

NGC 6101 の構造に関する別の説明としては、太陽の数千倍の質量を持ついわゆる中間質量ブラックホールが存在する可能性があり、これが多数の小さなブラックホールと同様に、重力で星団の周囲に星を飛ばす可能性があると、ピューテン氏とその同僚は述べている。もう 1 つの可能性は、NGC 6101 が多数の連星系を有している可能性で、連星系は単独の星系よりも質量が大きく、多数の小さなブラックホールと同様の重力効果を持つ可能性がある。

「次のステップは、より多くのデータを集めて、どの解釈がより良い説明になるかを確認することです」とローブ氏は言う。

ポイテン氏は、今後の研究ではNGC 6101の目に見える星の挙動を分析し、そこに存在する可能性のあるブラックホールの数と質量についてさらに詳しく調べる予定だと言う。同氏はまた、NGC 6101と共通の特徴を持つ球状星団が約10個あると付け加え、さらなる研究によって、これらにも多数のブラックホールが存在するかどうかがわかり、なぜこれほど多くのブラックホールが存在するようになったのかが明らかになるだろうと付け加えた。

科学者たちは9月8日、月例王立天文学会誌にオンラインで研究結果を詳細に発表した。