遠く離れた巨大なブラックホールはほぼ光速で回転している

ブラックホールからは、光でさえも逃れられない。なぜなら、その巨大な重力から逃れるには、光が移動できる速度よりも速く移動しなければならないからだ。そして、誰もが知る限り、それができるものは何もない。物質がブラックホールの口に落ちると、数百万度にまで過熱し、引き裂かれるときに最後のX線を発する。事象の地平線と呼ばれる特定の地点で、物質は消え、二度と聞こえなくなる。

最近、2 台の X 線望遠鏡がこれらの X 線による死のあえぎのいくつかを観測し、ブラックホールがどのくらいの速度で回転しているかを解明することができました。NASA の Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) 宇宙望遠鏡で研究している研究者によると、これはブラックホール科学にとって「非常に重要」です。特に興味深い発見は、ブラックホールがアインシュタインの重力理論で可能な速度とほぼ同じ速度で回転しているということです。ほぼ光速で回転しているのです。

問題の銀河は NGC 1365 と呼ばれ、天の川銀河の約 2 倍の大きさで、約 6000 万光年離れたところにあります。ブラックホールの質量は太陽の約 200 万倍です。科学者たちは NuSTAR と欧州宇宙機関の XMM-Newton 衛星を使用して、ブラックホールの回転速度を測定したいと考えました。これはブラックホールの重要な特徴であり、ブラックホールの大きさや、星、ガス、さらには他のブラックホールを飲み込む方法に関係しています。

問題は、ご存知のとおり、ブラックホールからは光さえも逃れられないため、研究が難しいことです。ブラックホールを測定するには、死にゆく物質が発するX線のように、周囲に与える影響を測定する必要があります。しかし、人間とブラックホールの間にある物体が邪魔をして、X線が歪んで見えるため、これは困難です。X線が歪んで見える理由を説明する2つの競合するモデルがあります。ブラックホールの重力によって引き起こされる重力の歪み、または介在するガスと塵の雲によって引き起こされる歪みです。

この新しい研究で、NuSTAR と XMM-Newton はどちらが正しいかを見極めようとした。望遠鏡は、ブラックホールのまさに端、事象の地平線、つまり後戻りできない地点のすぐ近くで放射される X 線を注意深く追跡した。それぞれの異なる観測能力を組み合わせることで、2 つの望遠鏡は広範囲の X 線エネルギーを観測し、X 線が実際には介在するガス雲によって歪んでいるわけではないことを突き止めた。歪んで見えるのは、ブラックホールが回転しており、その巨大な重力が渦巻くにつれて時空を歪ませているからだ。この情報を使用して、ブラックホールの回転速度が宇宙の速度限界をわずかに下回る速度であることがわかった。

この研究は、この特定のブラックホールに関する新しい情報とともに、ブラックホールの観測によって曖昧さがいくらか解消されることを示唆している。これは、天文学者がこれらの銀河の怪物の謎を解明し続けるのに役立つだろう。この研究結果を記した論文は、今週Nature 誌に掲載されている。

米航空宇宙局（NASA）