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2024-08-24 15:33:05
天文学者たちは、20年にわたってハッブル宇宙望遠鏡の500枚の画像を分析した結果、最大の球状星団であるオメガケンタウリに7つの高速で移動する星を発見し、中間質量ブラックホール（IMBH）の新たな証拠を示した。このブラックホールは、地球に最も近い中間質量ブラックホールである可能性があり、このような天体に関する私たちの理解に疑問を投げかけ、密集した星団に中間質量ブラックホールの新たな生息地があることを示唆している。
クレジット: ESA/ハッブル、NASA、マクシミリアン・ヘーベルレ (MPIA)
ハッブル宇宙望遠鏡の20年分のデータを使用して、科学者たちはオメガケンタウリに7つの珍しい星を発見した。これは中間質量ブラックホールの存在を示しており、その種のブラックホールとしては地球に最も近い可能性があり、ブラックホール環境に関する理論を再構築するものである。
国際的な天文学者チームは、NASA/ESA ハッブル宇宙望遠鏡が 20 年にわたって撮影した 500 枚以上の画像を使用して、全天で最大かつ最も明るい球状星団であるオメガ ケンタウリの最内領域で 7 つの高速移動星を検出しました。これらの星は、中間質量ブラックホールの存在を示す説得力のある新しい証拠を提供します。
オメガケンタウリのブラックホール発見
中質量ブラックホール (IMBH) は、ブラックホールの進化における長年探し続けられてきた「ミッシングリンク」です。これまでに発見された IMBH 候補は、他にはほんのわずかです。既知のブラックホールのほとんどは、巨大銀河の中心にある超大質量ブラックホールのように非常に質量が大きいか、質量が太陽の 100 倍未満の比較的軽量です。ブラックホールは、人類が知る最も過酷な環境の 1 つであるため、物理法則や宇宙の仕組みに関する理解を試す場となっています。中質量ブラックホールが存在する場合、どれほど一般的なのでしょうか。超大質量ブラックホールは中質量ブラックホールから成長するのでしょうか。中質量ブラックホール自体はどのように形成されるのでしょうか。密集した星団が好んで生息するのでしょうか。
この画像はオメガケンタウリにある IMBH の位置を示しています。確認されれば、このブラックホール候補は 17,700 光年の距離にあり、26,000 光年離れた天の川銀河の中心にある 430 万太陽質量のブラックホールよりも地球に近い位置にあります。銀河の中心以外では、多数の星が巨大なブラックホールに密接に結びついている唯一の既知の例となります。この画像には 3 つのパネルが含まれています。左の最初の画像は、宇宙の黒い背景に赤、白、青に着色された無数の星の集まりである球状星団オメガケンタウリを示しています。2 番目の画像は、この星団の中心領域の詳細を示しており、個々の星をより近くから見ています。3 番目の画像は、星団内の IMBH 候補の位置を示しています。クレジット: ESA/ハッブル、NASA、マクシミリアン・ヘーベルレ (MPIA) 南天からの観測
オメガ ケンタウリは地球から肉眼で見ることができ、南半球の天体観測者にとってお気に入りの天体の一つです。この星団は 17,700 光年離れており、天の川面の真上に位置していますが、暗い田舎から見ると満月とほぼ同じ大きさに見えます。オメガ ケンタウリの正確な分類は、研究能力が向上するにつれて、時とともに進化してきました。約 2000 年前にプトレマイオスのカタログに単一の星として初めて記載されました。エドモンド ハレーは 1677 年にこれを星雲として報告し、1830 年代にはイギリスの天文学者ジョン ハーシェルが初めてこれを球状星団として認識しました。
球状星団は、通常、重力によって強く結びついた最大 100 万個の古い星で構成され、私たちの銀河を含む多くの銀河の周辺部と中心領域の両方で発見されています。オメガ ケンタウリには、他の球状星団とは異なるいくつかの特徴があります。一般的な球状星団よりも回転が速く、形状が非常に平坦です。さらに、オメガ ケンタウリは他の大きな球状星団の約 10 倍の質量があり、小さな銀河とほぼ同じ質量です。
この画像は、IMBH 候補が発見されたオメガケンタウリ球状星団の中心領域を示しています。クレジット: ESA/ハッブル、NASA、マクシミリアン・ヘーベル (MPIA) オメガケンタウリの星の動きを解明
オメガケンタウリは、重力で束縛されたおよそ 1,000 万個の恒星で構成されています。国際チームが、この恒星の運動に関する膨大なカタログを作成しました。このカタログは、この星団のハッブル望遠鏡による 500 枚以上の画像を調べて 140 万個の恒星の速度を測定しました。これらの観測のほとんどは、科学的な使用ではなくハッブル望遠鏡の機器の較正を目的としていましたが、チームの研究活動にとって理想的なデータベースであることが判明しました。この膨大なカタログは、これまでのどの星団の運動に関するカタログよりも最大であり、公開される予定です (詳細については、 ここ）。
「私たちは、そこに存在するはずのない7つの星を発見しました」と、この調査を率いたドイツのマックス・プランク天文学研究所のマクシミリアン・ヘーベルレ氏は説明する。「それらの星は非常に速く動いているため、星団から逃げ出し、二度と戻ってこないはずです。最も可能性の高い説明は、非常に巨大な物体が重力でこれらの星を引っ張り、中心近くに留めているということです。これほど巨大な唯一の物体は、少なくとも太陽の8200倍の質量を持つブラックホールです。」
中間質量ブラックホールの証拠
いくつかの研究では、オメガケンタウリに IMBH が存在することが示唆されています。[1] しかし、他の研究では、その質量は恒星質量ブラックホールの中心クラスターによってもたらされる可能性があり、必要な脱出速度を超えて高速で移動する恒星が存在しないことから、比較的IMBHの可能性は低いと示唆されていた。
「今回の発見は、オメガケンタウリに中質量ブラックホールが存在することを示すこれまでで最も直接的な証拠だ」と、同じくマックスプランク天文学研究所のチームリーダーで、米国ユタ大学のアニル・セス氏とともにこの研究を始めたナディーン・ノイマイヤー氏は付け加えた。「同様の質量を持つブラックホールは他にほとんど知られていないため、これは非常に興味深い。オメガケンタウリのブラックホールは、私たちの宇宙の近隣にある中質量ブラックホールの最良の例かもしれない」
もし確認されれば、このブラックホール候補は地球から17,700光年の距離にあり、26,000光年離れた天の川銀河の中心にある太陽の430万質量のブラックホールよりも地球に近い位置にあることになる。また、銀河の中心以外では、多数の恒星が巨大なブラックホールに密接に結びついている唯一の既知の例となる。
今後の研究と技術貢献
科学チームは現在、ブラックホールの特徴を明らかにしたいと考えている。ブラックホールの質量は少なくとも太陽の8200倍あると考えられているが、正確な質量と正確な位置は完全にはわかっていない。チームはまた、高速で移動する恒星の軌道を研究する予定で、それには視線方向の速度をさらに測定する必要がある。チームには、ブラックホールの観測に時間をかけられることが認められている。 ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡 まさにそれを実行するためであり、また他の観測所を使用するための保留中の提案もあります。
オメガケンタウリは、ESAのガイアミッションによる新しいデータリリースの最近の特徴でもあり、 50万個以上の星が含まれていた「ハッブル宇宙望遠鏡とその撮像機器は、30年経った今でも、ESAのガイアミッション観測からハッブルが追加感度を提供できる、星の密集した領域での高精度天体測定に最適なツールの1つです」と、イタリアの国立天体物理学研究所（INAF）のチームメンバーで、この研究の時点では欧州宇宙機関のAURAに所属していたマティア・リブラト氏は語る。「私たちの結果は、ハッブルの高解像度と高感度を示しており、刺激的な新しい科学的洞察をもたらし、球状星団のIMBHのテーマに新たな弾みをつけるでしょう。」
結果はジャーナルに掲載されました 自然。
注記
参考文献: 「ωケンタウリにある中間質量ブラックホールの周りの高速移動星」Maximilian Häberle、Nadine Neumayer、Anil Seth、Andrea Bellini、Mattia Libralato、Holger Baumgardt、Matthew Whitaker、Antoine Dumont、Mayte Alfaro-Cuello、Jay Anderson、Callie Clontz、Nikolay Kacharov、Sebastian Kamann、Anja Feldmeier-Krause、Antonino Milone、Maria Selina Nitschai、Renuka Pechetti、Glenn van de Ven、2024年7月10日、Nature。
DOI: 10.1038/s41586-024-07511-z
ハッブル宇宙望遠鏡は、欧州宇宙機関 (ESA) と NASA の国際協力プロジェクトです。
この研究に参加した国際天文学者チームは、M.ヘーベルレ（マックス・プランク天文学研究所、ドイツ）と、 [MPIA])、N. Neumayer (MPIA)、A. Seth (ユタ大学、米国) [Utah]）、A. Bellin（米国宇宙望遠鏡科学研究所）、M. Libralato（ESA の AURA および INAF）、H. Baumgardt（オーストラリア クイーンズランド大学）、M. Whitaker（ユタ州）、A. Dumont（MPIA）、MA Cuello（チリ中央大学、チリ、米国宇宙望遠鏡科学研究所） [STScI]）、J. アンダーソン（STScI）、C. クロンツ（MPIA および STScI）、N. カチャロフ（ライプニッツ天体物理学研究所、ドイツ）、S. カマン（リバプール・ジョン・ムーアズ大学、イギリス [Liverpool]）、A. フェルドマイヤー＝クラウス（オーストリア、MPIAおよびウィーン大学） [Vienna]）、A. Milone（イタリア、パドヴァ大学）、MS Nitschai（MPIA）、R. Pechett（リバプール）、G. van de Ven（ウィーン）。
この結果は、いくつかのハッブルGO観測プログラムを利用しています: 9442、10252、10775、12193、13066、13606、15594、15764、15857、16380、16384、16520、16968、11452、11011、12094、12339、12353、12580、12694、12700、12714、12802、13100、13570、14031、14393、14550、14759、15000、15593、15594、15733、 15857、16117、16514、16441、16588、16777、および 17023。
#ハッブルがオメガケンタウリの隠された怪物を発見