この巨大な3つのブラックホールたちは、いつの日か融合するだろう

  • 18,029

  • author Ryan F. Mandelbaum - Gizmodo US
  • [原文]
  • 山田ちとら
この巨大な3つのブラックホールたちは、いつの日か融合するだろう

ぶつかり合う銀河と銀河、おたがいを飲みこみ合うブラックホール…。

壮大な宇宙のスペクタクルを物語る映像が、はるか宇宙のかなたから届きました。

3つの融合しつつある銀河の中心にある3つのブラックホールの姿を捉えた新しい研究結果が学術誌『Astrophysical Journal』で発表されました。

宇宙進化論は、銀河はいずれほかの銀河と融合するだろうと予測しています。銀河の中心には超質量のブラックホールがあり、銀河同士が融合すると同時にブラックホール同士も融合すると考えられています。具体的にどのように銀河と銀河が融合するのかを解き明かすことができれば、銀河の成り立ちや発達についてもっと理解を深めることができるはず。

「銀河同士がどのように融合するのかがわかれば、融合する銀河がブラックホールにどのような影響を与えているのか、そして反対に融合するブラックホールが銀河にどのような影響を与えているかを知ることができます」と研究者のひとり、ジョージ・メイソン大学で博士課程を学んでいるRyan Pfeifleさんは米Gizmodoに語っています。

衝突し、融合する銀河

ブラックホールとは、あまりに強大な重力を持つために物体や光さえも飲みこんでしまう謎めいた天体。超質量のブラックホールがまわりの物質を飲みこんで放射線を放ち始めると、活動銀河中心核(active galactic nucleus)と呼ばれるようになります。銀河と銀河同士が近づくと、それぞれの中心にあるブラックホールがダブル活動銀河中心核となり、おたがいの物質を飲みこみ合いながら融合すると考えられています。

でも実際にこの様子を望遠鏡で観測するのは至難のわざ。現在で確認されているダブル活動銀河中心核はわずか30件しかないそうです。

みつどもえのブラックホール

今回の研究に関わった天文学者たちはもっとダブル活動銀河中心核を見つけ出そうと、赤外線、X線、高エネルギーX線、可視光線…ありとあらゆる方法で宇宙をくまなく探索しました。使われたのは探索広域赤外線探査衛星(WISE)、チャンドラX線観測衛星、X線天文衛星「NuSTAR」、大双眼望遠鏡と、スローン・デジタル・スカイサーベイ。

その結果、ダブルではなく、なんとトリプル活動銀河中心核とおぼしき光源を発見したそうです。

「SDSS J0849+1114」には、融合しつつある3つの銀河の中心に3つの活動銀河中心核があることを物語る特徴がいくつも確認されました。3つの銀河の中心にそれぞれX線源がみつかり、そのうちのひとつはブラックホールが物質を飲み込んでいることを示す特有の赤外線サインが認められたそうです。

ファイナルパーセク問題を解く鍵

トリプル活動銀河中心核はただ珍しいだけではありません。なぜ銀河の中心にあるブラックホール同士が融合するのかを紐解く重要な手がかりになります。

それは、天文学者がいうところの「ファイナルパーセク問題」を解けるかもしれないから。

「パーセク」とは天文学で使う距離単位で、1パーセク=3.26光年。「ファイナルパーセク問題」とは、超質量のブラックホール同士が接近するとき、最後の1パーセクまで迫ったところで動きが停滞してしまう現象を意味しています。

ふたつの超質量のブラックホールが接近すると、おたがいを周回し合いながらどんどん距離を縮めていきます。その際、天体やガスが衝突して摩擦が生じ、どちらのブラックホールもエネルギーを失っていきます。シミュレーションによれば、最後の1パーセクまでくると周回が安定し、接近する速度が停滞し、最終的にふたつのブラックホールが融合するまで宇宙の寿命より長い時間がかかってしまう…と予測されています。

しかし、現在の宇宙進化論にとって銀河の融合は不可欠ですから、ブラックホール同士がどうにかして融合するメカニズムを立証する必要があるんですね。

超質量のブラックホールが2つだけではなかなか融合しなくても、3つめのブラックホールが最後の追い打ちをかけ、ブラックホールの融合がもっと短いタイムスケールで完了するかもしれない!と期待がかけられているわけです。

宇宙進化論に迫る

今回発見されたのは、ほぼ間違いなくトリプル活動銀河中心核だと断定していいでしょう」と今回の研究に直接携わっていなかった天文学者、Chiara Mingarelliさんも太鼓判を押しています。「実際、宇宙にこのような天体の動きが観測されたのはとても有意義」だと米Gizmodoに話してくれました。

ただし、Migarelliさんによると、ダブル活動銀河中心核が融合するために必要なメカニズムを、3つめのブラックホール以外にも求め続ける必要性があるそうです。

研究者のひとり、Pfeifleさんは、これらの3つのブラックホールが必ずしも融合すると決まったことではないと指摘したうえで、今後SDSS J0849+1114を観測し続けていくそうです。さらに、同じ方法で他にもトリプル活動銀河中心核探しを継続していくそう。

広がり続けている宇宙に浮かぶ無数の銀河のうちのひとつである天の川銀河、のうちのひとつである太陽系、のうちのひとつである地球という星に暮らす人間というちっぽけな存在が、天文学と数学の力を借りて宇宙の起源の謎に迫ろうとしている。なんともスケールの大きい研究です。

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