天文学者、地球に最も近いブラックホールを発見

ブラックホールは、私たちの故郷である天の川銀河の中心にある超大質量のいて座A*よりもさらに地球の近くに潜んでいる可能性がある。しかし、慌てる必要はない。この種の証拠としては初めてのものだが、潜在的な中間質量時空特異点は惑星の脅威ではない。しかし、オメガケンタウリ星団の中心は、銀河形成の本質に関する長年の理論を裏付けているように思える。この「驚くべき証拠」は、7月10日にネイチャー誌に掲載された研究で説明されている。

天文学者は、1964 年に白鳥座 X-1 が発見されて以来、さまざまな質量のブラックホールを数十個発見しています。たとえば、いて座 A* は、地球から約 27,000 光年離れた天の川銀河の中心にあります。他の無数の銀河中心と同様に、いて座 A* は、数十億個の太陽に等しい質量を持つ超大質量ブラックホールとして知られています。しかし、ブラックホールは超大質量だけではありません。これまでに観測された恒星ブラックホールも、太陽の 1 倍から数十倍の質量を持っています。

しかし、中質量ブラックホールは天文学者にとって捉えにくいことが分かっています。専門家は、その原因は周囲の矮小銀河がより大きな銀河に頻繁に吸収されるためだと理論づけています。この過程で、中質量ブラックホールとその周囲の銀河中心星団は時間の中で凍結します。これ以上物質を飲み込むことができないため、この星団は永遠に安定した中程度の大きさを保ちます。まさにオメガケンタウリのような星団です。

地球から約 18,000 光年離れた場所にあるオメガ ケンタウリは、数十億年前に天の川銀河に飲み込まれるまで、独立した銀河核でした。天文学者たちは長い間、この核に中質量ブラックホールが含まれていると理論づけてきましたが、証明できていません。マックス プランク天文学研究所 (MPIA) とユタ大学の研究者が率いるチームのおかげで、この仮説がついに証明されるかもしれません。

新しい研究で説明されているように、天文学者は現在、オメガケンタウリ内に中間質量ブラックホールの最も有力な候補を見つけています。MPIA の博士課程の学生であるマクシミリアン・ヘーベルレは、ハッブル宇宙望遠鏡が撮影した 500 枚以上の画像を調べ、クラスター内の 140 万個の星の極めて高速な速度を丹念にカタログ化するという骨の折れる作業を監督しました。それらの相対的な速度を考えると、天文学者は、集中した質量 (つまりブラックホール) がこれらすべての星のどこかにあると信じていました。しかし、単一の星の速度を使用してこの質量の大きさを決定することは不可能です。星が巨大な物体の近くにあるのか、それとも単に小さな物体のすぐ近くにあるのかを判断できないためです。

「高速で動く星を探し、その動きを記録することは、諺にあるように干し草の山から針を探すようなものだ」とヘーベル氏は付随する声明で述べた。

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これらの星のうち、さまざまな高速運動と方向運動を持つわずか 7 つの星が、近くにある宇宙質量の存在を示唆しているように思われた。各星の特性を詳細に調査した結果、ヘーベル氏とその同僚たちは、星の動きに何が影響しているかについて確信を抱くようになった。

「これまでの研究から、『では、高速で回転する星はどこにあるのか？』という重要な疑問が浮かび上がってきました」と、MPIA のグループリーダーであるナディーン・ニューマイヤー氏は付け加えた。「私たちは今、その答えと、オメガ・ケンタウリに中質量ブラックホールが存在するという確証を得ました。」ニューマイヤー氏によると、地球から 18,000 光年離れた中質量ブラックホールは、知られている中で最も近いブラックホールの例であり、天の川銀河の中心にあるいて座 A* よりも近いという。

さらに調査を進めると、オメガケンタウリ ブラックホールには少なくとも太陽 8,200 個分の質量があることが判明しましたが、写真が撮れるとは期待できません。これは実際には研究チームにとって良いことです。予想される場所に目に見える物体がないことは、ブラックホールの存在をさらに証明するものであり、光はブラックホールの引力から逃れることはできないからです。

「これは一生に一度あるかないかの発見です。この9か月間ずっと興奮していました。考えるたびに眠れなくなってしまいます」とユタ大学の天文学准教授で共同主任研究者のアミル・セス氏は別の電子メール声明で述べた。「驚くべき主張には驚くべき証拠が必要だと私は思います。これは本当に、本当に驚くべき証拠です」