ブラックホールの「げっぷ」観測 研究チーム

「チャンドラ」が撮影した、X線を出す高温の2つのガスの波 Image copyright NASA/CXC/Univ of Texas/E Schlegel et al
Image caption 「チャンドラ」が撮影した、X線を出す高温の2つのガスの波

米航空宇宙局(NASA)の天文研究者らは、ブラックホールから放出された高温のガスの大きな波を観測することに成功した。X線天文衛星「チャンドラ」が撮影したもので、ガスがより低温の水素ガスを押しやる様子が見られた。

ブラックホールの巨大な“げっぷ”が観測されたのは2600万光年離れた渦巻銀河の伴銀河「NGC5195」で、ガスを放出するブラックホールとしては、地球からは最も近いもののひとつ。

今回の発見は米フロリダ州で5日に開かれた「第227回米国天文学学会」で発表された。

研究論文の共同執筆者である米ハーバード・スミソニアン天体物理学センター(CFA)のマリー・マハチェク氏は、「放出によって銀河が大きくなりすぎるのをくい止めているのではないか」と指摘したが、「同時に一部の星の形成に関わっているかもしれない。だとすれば、ブラックホールは破壊するだけでなく、創造もできることを示す」と語った。

遠い昔の放出

ブラックホールはガスや星を吸い込むことで知られるが、研究チームは、今回観測された2つの弓状の波は、人間がたくさん食べた後のげっぷのようなものだと説明した。

「NGC5195」の中心近くにあるブラックホールは、近くの巨大渦巻銀河に接近中に生じたガスを吸い込んだと推測されている。ガスがブラックホールに吸い込まれる過程で、巨大なエネルギーが放出され、噴出が起きたという。

Image copyright NASA/STScI/CXC/Univ of Texas
Image caption 「NGC5195」は巨大な渦巻銀河「NGC5194」の伴銀河だ

研究を主導したテキサス大学サンアントニオ校のエリック・シュリーゲル博士は、高温でX線を放出する波によって、より低温の水素ガスが押し出されるのを観測したことが今回の発見につながったと述べた。同氏は「私が今まで見た”除雪車”物質の中で、最も良い事例だ」と語った。

米アリゾナ州のキット・ピーク国立天文台の望遠鏡が撮影した画像には、水素の存在を示す深い赤色光が、最外縁の波の前に細い帯状になって見える。

シュリーゲル氏はBBCの取材に「もしあの水素が見えなかったら、少し疑っていただろう」と語った。「物質の塊が吸い込まれたようにも見えるし、放出されたようにも見える、と思っただろう」。

しかし、水素の部分が高温ガスの形に沿って細い帯状に存在するのが「チャンドラ」のX線画像で確認されたため、呑み込んだのではなく、“げっぷ”だと判断できたという。

実際には、宇宙の衝撃波を作った“げっぷ”はかなり昔のものだ。研究チームによると、ガスの2つの波のうち内側は今の場所に到達するのに300万年かかっている。外側は最大600万年だ。

研究論文のもう一人の執筆者で同じくCFAのクリスティーン・ジョーンズ氏は、「弓なりの形をしたものは、ブラックホールが物質を銀河の方に吐き出した巨大な2回の爆発の跡だと我々はみている」と語った。

シュリーゲル氏は、銀河の中央部にガスを頻繁に噴出するブラックホールがあるとすれば、「NGC5195」のような楕円の銀河で星の形成があまり活発に見られないことが説明できる可能性がある、と指摘する。

より大きな渦巻銀河「M51a」ばかり注目されていつもはあまり目立たない「NGC5195」(「M51b」とも呼ばれる)も、これによって注目されるようになるかもしれない。2つの銀河は徐々にぶつかりつつある。

シュリーゲル氏は、「渦巻銀河ばかりが注目の的」で「かわいそうな伴銀河はあまり関心を持たれない。だがそれも(今回の発見で)変わるだろう」と語った。

ほかにもブラックホールに関する発見が

このほかにも、5日の米天文学会で、とても変わったブラックホールについて発表があった。

2つの銀河が衝突後にひとつの銀河内で互いを周回する巨大な2つのブラックホールと化したものの、通常通り重力で引き付けられた星が集まり球状の光の塊を形成しているのは片方だけ、という不思議な現象だ。

Image copyright Hubble Space Telescope/Chandra X-ray Observatory
Image caption 2つの銀河が合わさりできた銀河「SDSS J1126+2944」には不均等で変わったブラックホールの対がある

コロラド大学ボルダー校で天文物理学を研究するジュリー・カマーフォード氏は「銀河の衝突に答えが見つかるかもしれない」と話す。同氏は「2つの銀河が合わさる時に、ブラックホールの周りから星を引き離すような強い重力が生じる」と指摘した。

一方で、周りに星がないブラックホールは単に、非常に稀な中型のものという可能性もある。これらは通常は大きな銀河の中央にある、怪物的に巨大なブラックホールよりもずっと小規模だ。

その場合、合わさった銀河のうち一つがとても小さな銀河だったとみられる。

カマーフォード氏は「中型のブラックホールにとっては実際、そのような小さな星の塊が適切なのかもしれない」と語る。

同氏は、「このような事例はあまり知られていない。とても稀で見つけるのは大変だ。しかし、非常に巨大なブラックホールの形成過程の途中で止まっている可能性があり、とても興味深い」と語った。

カマーフォード氏は昨年、同僚研究者と共に、これらの研究をまとめた論文を米学術誌「天文物理学ジャーナル」で発表した。

(英語記事 Black hole caught 'burping' galactic gas supply

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