銀河系中心部で何かが起こっている

超大質量ブラックホールと落下する物質が渦巻く降着円盤の想像図。

超大質量ブラックホールと落下する物質が渦巻く降着円盤の想像図。

NASA

  • 我々の銀河系の中央にある超大質量ブラックホールが、突然2回輝いた。科学者たちがこれまで20年にわたって観測してきた中で、見たことのないほどの明るさだった。
  • 原因は分かっていないが、2014年と2018年にブラックホールの近くを通過した2つの物体が関係していると見られる。
  • あまりにも明るく輝いたことから、研究者らは時間とともにブラックホールがどのように変化するのかを示すモデルを新しくしたいと考えている。

天の川銀河の中心にある超大質量ブラックホールは普段は静かだが、5月にこれまで前例がないほどの赤外線放射があり、天文学者を驚かせた。

地球に最も近い超大質量ブラックホールは、いて座A*(エー・スター)と呼ばれる。これが5月13日に突然、電磁スペクトルの近赤外線領域で2時間にわたって通常の75倍の明るさで輝いたことを、ある研究者チームが発見した。

このチームによる新たな論文が8月5日、コーネル大学の科学論文リポジトリサイト、arXiv(アーカイブ)に公開された。まだ査読は行われていないが、この論文によると、今回観測された現象は、このブラックホールの過去20年にわたる観測史上、最も明るいもので、これまでのどの記録よりも2倍は明るい。

「ブラックホールがあまりにも明るかったので、はじめは恒星S0-2と見間違えてしまった。いて座A*がこれほど明るいのは見たことがなかったから」と天文学者で論文の筆頭著者、トゥアン・ドゥ (Tuan Do)氏はサイエンス・アラート(ScienceAlert)に語った

「私はすぐに、何か興味深いことがブラックホールで起きているのかもしれないと感じた」

現在の統計モデルでは、赤外線の光束がこれほど高いことの説明ができず、銀河系の中心にあるブラックホールについての科学者の理解が追いついていないことを示唆している。そのため今回の新たな発見は「現在の統計モデルの限界を押し上げるものだ」と研究者チームは論文で述べた。

我々の銀河系の中心には、超大質量ブラックホールがある。科学者はすべての銀河の中心にブラックホールがあると考えている。

我々の銀河系の中心には、超大質量ブラックホールがある。科学者はすべての銀河の中心にブラックホールがあると考えている。

NASA/JPL-Caltech

すべての銀河の中心には非常に高密度の「超大質量」のブラックホールがある、と科学者は考えている。いて座A*は地球に近いことから、最も観測しやすいブラックホールだ。今回、爆発的な増光を発見した研究者チームは、ハワイ島マウナケアにあるケック天文台で赤外線カメラを用い、いて座A*を4日間にわたって観測していた。

チームはブラックホールが近くの星の光をどのように歪ませるのかを観測することで、アインシュタインの一般相対性理論をテストしたいと考えていた。彼らはその目的を達成し、前例のない赤外線フレアの観測にもつながった。

ドゥ氏は8月11日、タイムラプス動画をツイッターで公開した。

これは、5月にケック天文台で超大質量ブラックホール、いて座A*を2.5時間かけて観測した画像をタイムラプス動画にしたもの。ブラックホールは絶えず変化しているが、これまでの観測で最も明るい赤外線だった。夜に観測を始める前には、もっと明るかっただろう!

観測した4日のうち3日は、ブラックホールは「はっきりと明るさが高まった状態だった」とドゥ氏のチームは論文で述べた。

「今年は何か普通でないことが起こっていると我々は考えている。ブラックホールの明るさが一段と変化に富み、これまで見たことのないレベルの明るさに達しているからだ」とドゥ氏はインターネットメディアのVICEに語った

だが、実際に何が起こっているのか、研究者もまだよく分かっていない。

ブラックホールでは、物質が小さな空間に押し込まれ、非常に強い重力を持つようになる。例えば、いて座A*は太陽400万個分の質量を持つ。ブラックホールの引力はあまりにも強大なので、光さえ逃れることはできない。そのため研究者はブラックホールから放出され、近くのガスや星と相互作用する赤外線やX線を観測する必要がある。

研究者は、このような相互作用が明るい輝きの原因となったのではないかと考えている。特に2018年にいて座A*の近くを通過した星との相互作用によって、ブラックホールの周縁部でガスの流れが乱れた可能性があるという。

また彼らは、2014年にいて座A*の近くを通過した星間塵についても注目しているが、天文学者が考えていたほど劇的な影響はなかった。あの明るい輝きは、反応が遅れた可能性もあると、彼らは論文で述べた。

2013年、NASAのチャンドラX線観測衛星は、いて座A*からの前例のないX線フレアを捉えた。これは通常のX線放射の400倍の明るさだった。

2013年、NASAのチャンドラX線観測衛星は、いて座A*からの前例のないX線フレアを捉えた。これは通常のX線放射の400倍の明るさだった。

NASA/CXC/Northwestern Univ/D.Haggard et al.

2013年にも、今回と同様に不可解なX線の激しい閃光が、いて座A*から放出されるのが観測された。これは通常のX線放射の400倍の明るさだった。

いて座A*が重大な変化を迎えているのかどうかを知るために、観測を続ける必要がある、とドゥ氏のチームは論文で述べた。

さらなる調査は、ブラックホールからの放射線レベルに関する規則的なフラックスのモデルのアップデートにも活用されるだろう。

「今年の夏は、多くの天文学者がいて座A*を観測している」とドゥ氏はVICEに語った。

「いて座A*のある空の領域が太陽の後ろに隠れてしまうと来年まで観測することができなくなるので、その前にできるだけ多くのデータを集めたい」

[原文:The supermassive black hole at the center of our galaxy suddenly lit up brighter than scientists had ever seen, and nobody knows why

(翻訳:仲田文子)

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