根無し草のブラックホールを直接観測

　銀河が結合すると超大質量ブラックホールがそこからはじき出され、新しいタイプの天体が生成されるという理論が発表された。そのような天体の発見方法も解明済みであると研究チームは述べている。

　ブラックホールは近接する星団とともに銀河の外にはじき出されるという。このような星団を手掛かりにすれば、銀河の外にある単独ブラックホールが観測可能となるかもしれない。

　理論上、銀河形成時の大質量ブラックホールの多くは銀河の中にあり直接観測は難しい。しかし銀河からはじき出された単独のブラックホールなら観測できるかもしれない。「この可能性にはとても勇気づけられる」と、研究チームのリーダーを務めるロチェスター工科大学のデビッド・メリット氏は言う。「これまでに誰も見たことのないようなものが観測されるだろう。どのように見えるのか、いま議論している真っ最中だ」。

　近い将来には、ハッブル宇宙望遠鏡や地上望遠鏡でブラックホールの観測や調査を行うことになると同氏は述べている。

　ほとんどの銀河の中心には、太陽の数百万から数十億倍もの質量を持つブラックホールが存在すると考えられている。

　複数の銀河が合併することはよくある。それぞれの銀河の超大質量ブラックホールも合体を開始するが、その際に発生するのが重力波だ。数年前のシミュレーションによると、重力波は銀河を光速で通過するが主に一方向に放たれるので、ブラックホールはやむを得ず逆方向にはね返る。ブラックホールは銀河の核の正常な位置から外部へはじき飛ばされ、その速度が十分速い場合は銀河の重力から脱出できることがわかっている。

　さらに、メリット氏の研究チームが7月10日の「Astrophysical Journal」誌に発表したところによると、「根無し草」となったブラックホールを囲んでいた一部の星も、重力波によって道連れになりはじき出されてしまうという。

「ブラックホールを周回していた星の速度がわかれば、ブラックホールがはじき出される際の速度も解明することができる」とメリット氏は述べている。周囲の星の公転速度がブラックホールの放出速度より遅ければ、母銀河の中にとどまるはずだからだ。

「太陽系で考えてみるとわかりやすい。太陽が何らかの力で外にはじき出されるとすると、水星など内惑星の一部は同伴するが、外惑星は太陽との結合力が弱いため系内に残るはずだ」と同氏は説明した。今年初頭に行われた銀河系に関する研究でも、同様の結論が導き出されている。

　今回の研究に携ったハーバード大学のアヴィ・ローブ氏は、「銀河系は初期には小銀河の単なる集まりだったが、それらが時を経て合体したのではないか」と話す。「銀河系の形成プロセスの各段階で複数のブラックホールが中心から離脱していたことになるが、近接する星団は今なおブラックホールの周囲にとどまっているだろう」。

「2つの新理論は、合体時に発生するブラックホールの重力波が持つエネルギーについてここ数年間に行われた試算に基づいており、理にはかなっている。だが問題は、それが現実に起こり得るのかどうかだ」と、メリーランド大学のクリストファー・レイノルド氏はコメントしている。

「周囲に星団が存在するブラックホールを発見できなければ、多くのブラックホールが高速で銀河からはじき出されているという仮説を証明することはできない」。

　今回の研究は、「Monthly Notices of the Royal Astronomical Society」誌の4月号に掲載されている。

Illustration courtesy Space Telescope Science Institute