天の川銀河には、地球の近くに新たに発見された巨大なブラックホールが潜んでいます。 この眠れる巨人は、銀河系の何十億もの星の動きを追跡するヨーロッパのガイア宇宙望遠鏡によって発見されました。
恒星質量ブラックホールは、大質量星が燃料を使い果たして崩壊したときに生成されます。 この新しい発見は、この起源の大きなブラックホールが地球近くで発見されたのは初めてであるため、画期的な出来事である。
Gaia-BH3 と呼ばれる恒星質量ブラック ホールは、太陽の 33 倍の質量があります。 天の川銀河でこれまでに発見されたこのクラスの最大のブラック ホールは、はくちょう座 (Cyg X-1) の X 線連星に含まれるブラック ホールで、その質量は太陽の約 20 倍と推定されています。 天の川銀河にある平均的な恒星ブラックホールは太陽の約10倍の重さです。
ガイア BH3 は地球からわずか 2,000 光年の距離にあり、これまでに発見された中で地球に 2 番目に近いブラック ホールです。 地球に最も近いブラック ホールは、1,560 光年離れたところにある Gaia-BH1 (これもガイアによって発見された) です。 Gaia-BH1 の質量は太陽の約 9.6 倍で、この新しく発見されたブラック ホールよりもはるかに小さいです。
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「ガイア BH3 を見つけるのは、映画『マトリックス』でネオがマトリックスを「見」始める瞬間に似ています」と、ユニバーシティ・カレッジ・ロンドンのムラード宇宙科学研究所の科学者であり、ガイアのブラックホール・タスクのメンバーであるジョージ・シーブルック氏は語った。力。 同氏はSpace.comに送った声明の中で述べた。 「私たちの場合、『マトリックス』は銀河にある休眠中の恒星ブラックホールの集合体であり、ガイアが発見する前は私たちから隠されていました。」
シーブルック氏は、ガイアBH3は銀河系で見つかった中で最も巨大な恒星ブラックホールであるため、このグループへの重要な手がかりであると付け加えた。
もちろん、Gaia-BH3 は、天の川銀河の中心を支配する、太陽の 420 万倍の質量を持つ超大質量ブラックホール、射手座 A* (Sgr A*) に比べれば小さいです。 Sgr A* のような超大質量ブラック ホールは、大質量星の死によってではなく、徐々に大きくなるブラック ホールの合体によって生成されます。
眠っている巨大なブラックホールが恒星の伴星にぐらつきを引き起こした
すべてのブラック ホールには事象の地平線と呼ばれる外側の境界があり、この点でブラック ホールの脱出速度は光速を超えます。 これは、事象の地平線が単一方向の光捕捉面であり、それを越えて情報が逃げることはできないことを意味します。
その結果、ブラックホールは光を発したり反射したりすることはなく、徐々に摂食する物質に囲まれた場合にのみ「見える」ようになる。 場合によっては、これは連星系のブラックホールが伴星から物質を引き寄せ、その周囲にガスと塵の円盤を形成することを意味します。
ブラックホールの巨大な重力の影響により、この周囲の物質に強い潮汐力が発生し、破壊され消費される物質とともに明るく輝き、X線が放出されます。 さらに、ブラックホールから供給されなかった物質は極に向けられ、光の放出を伴う光に近い速度のジェットの形で放出される可能性があります。
これらすべての発光により、天文学者はブラックホールを観察できる可能性があります。 問題は、周囲のガスや塵を餌としない「休眠中の」ブラックホールをどのようにして発見できるのかということです。 たとえば、恒星質量ブラックホールに伴星があるが、その 2 つの距離が離れすぎていて、ブラックホールが連星相手から恒星物質を奪えない場合はどうなるでしょうか?
このような場合、ブラック ホールとその伴星は、システムの質量中心を表す点の周りを周回します。 これは、別の星や惑星などの軽い伴星を周回する場合にも当てはまります。
質量中心の周りの回転は星の動きに振動をもたらし、それが天文学者によって観察されます。 ガイアは星の動きを正確に測定することに長けているため、この揺れを見るのに最適な機器です。
ガイアのブラック ホール タスクフォースは、別の星や惑星の存在では説明できず、より重い伴星、おそらくブラック ホールを示す奇妙な振動の探索に着手しました。
研究チームは、地球から1,926光年離れたわし座の古代の巨星に焦点を当て、その星の軌道にぐらつきがあることを発見した。 この振動は、星が非常に高い質量の不活性ブラックホールとの軌道運動に固定されていることを示しています。 それらは、最も広いところでは太陽と海王星の間の距離、最も近いところでは私たちの星と木星の間の距離で隔てられています。
「これは本物のサイだ」とフランスのパリ天文台国立科学研究センターの主任研究員パスクアル・パノッツォ氏は声明で述べた。 「これは、研究生活の中で一度しか起こらないような発見です。これまで、このサイズのブラックホールは、重力波観測のおかげで、LIGO-おとめ座-KAGRA共同研究を通じて、遠くの銀河でのみ発見されてきました。」
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ガイアの感度のおかげで、ブラックホール特別委員会はガイア-BH3の質量に制約を課すこともでき、ガイア-BH3には33の太陽質量があることが判明した。
「ガイア-BH3は、その質量を非常に正確に測定できる最初のブラックホールです」とテルアビブ大学の科学者でガイア共同研究のメンバーであるツィビ・マジ氏は述べた。 「この物体の質量は太陽の質量の30倍であり、これは重力波実験を通じて観測された非常に遠いブラックホールの質量についての我々の推定値の典型的なものである。ガイアの測定は、このことの最初の議論の余地のない証拠を提供する」 [stellar-mass] これほど巨大なブラックホールは実際に存在します。」
しかし、Gaia-BH3 システムは、地球への近さやブラック ホールの質量以上の点で科学者にとって大きな関心を集めているはずです。
この星系の星は、太陽の約 5 倍の大きさで、15 倍明るい亜巨星ですが、私たちの星よりも温度が低く、密度も低いです。 伴星ガイア-BH3 は主に、宇宙で最も軽い 2 つの元素である水素とヘリウムで構成されており、天文学者が (やや紛らわしいですが) 「金属」と呼ぶ、より重い元素が欠けています。
この星が「金属に乏しい」という事実は、ガイア-BH3を形成するために崩壊して死んだ星にも、より重い元素が欠けていたことを示唆しています。 金属の少ない星は、一生の間に金属が豊富な星よりも多くの質量を失うと予想されているため、科学者たちはブラックホールが誕生するのに十分な質量を維持できるかどうか疑問に思っています。 Gaia-BH3 は、金属に乏しい星が実際にこれを行うことができることを示す最初の兆候です。
「次のガイアデータリリースにはさらに多くのデータが含まれることが期待されており、これは私たちがアレイの詳細を観察し、休眠中の恒星ブラックホールがどのように形成されるかを理解するのに役立つでしょう」とシーブルック氏は結論づけた。
チームの研究は本日（4月16日）雑誌に掲載されました。 天文学と天体物理学。
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