天文学者たちはハッブル宇宙望遠鏡を使用して、これまで地球に最も近い超大質量ブラックホール、つまり「時間が止まった」巨大宇宙を発見した。
検出が困難な「中間質量ブラックホール」の一例として、この天体は恒星の質量と超大質量ブラックホールの関係を理解する上でミッシングリンクとなる可能性があります。 ブラックホールの質量は約8,200太陽質量であると考えられており、太陽質量の5倍から100倍の恒星質量ブラックホールよりもはるかに重く、超大質量ブラックホールよりははるかに小さい。太陽の数百万から数十億の質量を持っています。 科学者によって発見された最も近い恒星質量ブラック ホールは Gaia-BH1 と呼ばれ、私たちからわずか 1,560 光年離れたところにあります。
一方、新たに発見された中質量ブラックホールは、地球から約1万8千光年離れたオメガ・ケンタウリと呼ばれる約1,000万個の恒星からなる驚くべき星団の中に位置している。
興味深いことに、「凍った」ブラックホールがその成長を止めているように見えるという事実は、オメガ・ケンタウリが私たちの銀河に飲み込まれた古代銀河の残骸であるという考えを裏付けています。
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これは、オメガ・ケンタウリが実際には、天の川に飲み込まれたときに進化が止まった別の若い銀河の核であることを示唆しています。 この現象が起こらなければ、この中間ブラックホールは、太陽の質量の 430 万倍の質量を持ち、天の川銀河の超大質量ブラック ホールである射手座 A* (Sgr A*) のような超大質量状態に成長した可能性があります。地球からは27,000光年離れています。
足りないものを見つける
科学者たちは、すべてのブラックホールが同じように作られるわけではないことを以前から知っていました。 恒星質量ブラックホールは太陽の少なくとも8倍の質量を持つ星の崩壊によって形成されることが知られているが、超大質量ブラックホールは別の起源を持っているに違いない。 これは、崩壊してこのブラックホールの残骸を残すほど大きな星は存在しないためです。 何百万もの 太陽の何倍もの大きさ。
したがって、科学者たちは、超大質量ブラックホールは、徐々にサイズが大きくなるブラックホールの連鎖の合体の結果として生まれ、成長すると示唆しています。 これは、ブラック ホールの合体から発せられる、重力波と呼ばれる時空の波紋の発見によって証明されました。
ブラックホールの合体と成長のプロセスは、恒星質量ブラックホールと超大質量ブラックホールの間の質量の大きなギャップと相まって、中型のブラックホールが多数存在するはずであることを意味します。
しかし、これらの中質量ブラックホールは、数百から数千太陽質量の範囲の質量を持ち、ほとんど検出を回避しているようです。 これは、これらの中型の巨大ブラックホールには、他のブラックホールと同様に、事象の地平線と呼ばれる外側の境界があるためです。
事象の地平線は、ブラック ホールの重力の影響が非常に大きくなり、光さえも逃れることができない地点です。 したがって、ブラックホールが光の中で見えるのは、ブラックホールが加熱中に光る物質に囲まれている場合、またはいわゆる「潮汐破壊現象」（TDE）でバラバラになって不幸な星を食べる場合のみです。
オメガ・ケンタウリのような中間ブラックホールは、多くの物質に囲まれておらず、栄養も与えていない。
これは、天文学者がこのようなブラックホールを探すにはある程度の熟練が必要であることを意味します。 彼らは、空洞を周回する星や空洞を通過する光など、空洞が物質に及ぼす重力の影響を利用します。 新しい発見チームは最初の方法を使用しました。
加速星
この中間ブラックホールの探索は、マックス・プランク天文学研究所（MPIA）のナディーン・ノイマイヤー氏とユタ大学のアニル・セス氏がオメガ・ケンタウリの形成史についての理解を深めるための研究プロジェクトを計画した2019年に始まりました。
特に研究者らは、マックス・プランク宇宙科学研究所の博士課程学生であるマクシミリアン・ハーバール氏と協力して、オメガ・ケンタウリで高速で移動する星を発見し、この星団に巨大で高密度、あるいはコンパクトなブラックホールがあることを証明したいと考えていた。」セントラルドライブです。」 天の川銀河の中心部で高速で移動する星のグループを使用して、Sgr A* の質量とサイズを決定するために、同様の方法が使用されました。
ハーバーレ氏と彼のチームは、この星団の 500 枚を超えるハッブル画像を使用して、オメガ ケンタウリの星の動きに関する大規模なデータベースを構築し、約 140 万個の星の速度を測定しました。 ハッブルが科学的関心からではなく、機器を校正するために実施したオメガ ケンタウリのこの繰り返し画像は、チームのミッションにとって完璧なデータセットでした。
「高速の星を探してその動きを記録するのは、干し草の山から針を探すようなものでした」とハーバール氏は語った。 結局、チームは針を1本ではなく、1本だけ見つけました。 セブン オメガ・ケンタウリの中心部にある小さな領域を高速で移動する「干し草の山の中に針を入れたような星」。
これらの星の速度が速いのは、近くに質量が集中しているためです。 もし研究チームが速い星を1つだけ見つけたとしたら、その速度が近くにある大きな中心塊の結果であるのか、それともこの星が直線軌道を非常に速く移動する暴走星であるのかを判断することは不可能だったでしょう。あらゆる中心塊の。
7 つの星のさまざまな速度と方向を観察および測定することで、この結論に達することができました。 測定の結果、太陽8,200個に相当する中心質量があることが判明したが、その領域の目視検査では星のような物体は確認されなかった。 これはまさに、研究チームが「光月」と定義したこの領域にブラックホールが存在した場合に発見されると予想されるものです。
私たちの銀河がその中心部に超大質量ブラックホールを成長させるのに十分な成熟を遂げたという事実は、銀河が多数の中質量ブラックホールを持つ段階を過ぎた可能性があることを意味します。 研究チームは、この穴が天の川銀河に存在するのは、親銀河を食べることで成長過程が減少したためだとしている。
ハーバーレ氏は、「これまでの研究では、高速度の星はどこにあるのかという非常に重要な疑問が提起されていたが、今回、この疑問に対する答えが得られ、オメガ・ケンタウリ星には約100メートル離れたところに中質量ブラックホールがあることが確認された」と述べた。 18,000光年、これは「超大質量ブラックホールの最も近い既知の例」です。
もちろん、これによって、地球に最も近い超大質量ブラックホールとしての Sgr A* の地位や、地球に最も近い恒星質量ブラックホールとしてのガイア BH1 の地位が大きく変わるわけではありませんが、科学者たちが地球に最も近い超大質量ブラックホールであるというある程度の安心感は得られます。そもそも私たちのブラックホールがどのようにして宇宙の巨人の中心になったのかを考えるとき、彼らは正しい道を歩んでいます。
研究チームの研究は、水曜日（7月10日）に雑誌『Nature』に掲載された。
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