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2024-09-11 01:56:48
私たちの銀河のような大きな銀河には超大質量の ブラックホール (SMBH) それらは非常に巨大で、理解するのが難しい場合があり、その一部は太陽の数十億倍の質量を持っています。
私たちの銀河はいて座A*（Sgr A*）と名付けられ、質量は約400万太陽質量と、もう少し小さいです。
天体物理学者たちは、いて座A*について、その年齢などについてさらに詳しく調べている。いて座A*はおよそ90億年前に形成されたと研究者らは言う。
SMBH は宇宙で最も魅力的な天体です。非常に巨大なため、その重力で光を閉じ込めることができます。SMBH は、降着円盤と呼ばれる回転する物質のリングに囲まれており、そこから物質が穴に供給されます。
活発にエネルギーを供給しているとき、それらは活動銀河核 (AGN) と呼ばれます。最も明るい AGN はクエーサーと呼ばれ、銀河全体よりも明るくなることがあります。
科学者はどのようにしてこれらの混乱した物体の年齢を決定することができるのでしょうか？ ブラックホール、Sgr A* はどのようにして形成されたのでしょうか? データを収集し、それをつなぎ合わせて、シミュレーションを実行します。
この取り組みは2017年4月に本格的に始まり、 イベントホライズンテレスコープ （EHT）は銀河M87の中心にあるブラックホールを観測しました。これはブラックホールの画像を見た初めての事例であり、その後も研究が続けられました。 2022年、EHTはSgr A*を観測した。。
ネイチャー・アストロノミー誌に掲載された新しい研究は、EHT観測に基づいていて座A*の年齢と起源を突き止めた。そのタイトルは「銀河中心のブラックホールが過去に合体した証拠。「著者はイーハン・ワン氏とビン・チャン氏で、両者ともネバダ大学ラスベガス校の天体物理学者です。」
ブラックホールは 2 つの方法で成長します。時間の経過とともに物質を吸収し、合体します。天体物理学者は、SMBH を形成するには銀河の合体が必要であると考えていますが、Sgr A* も例外ではありません。合体によって形成された可能性が高いですが、物質も吸収します。
このアーティストによる想像図は、星が豊富な若い銀河の中心にある超大質量ブラックホール (SMBH) を示しています。ブラックホールは、集積と合体という 2 つのプロセスを経て成長します。(NASA/JPL-Caltech)
Sgr A*は珍しい。回転が速く、天の川銀河に対してずれている。これは、WangとZhangによると、おそらくははるか昔に消滅した衛星銀河との合体を示す証拠である。 ガイア-エンケラドゥス。
「イベント・ホライズン・テレスコープ（EHT）は、天の川銀河の中心にあるSMBH Sgr A*の直接画像を提供し、この銀河がおそらく高速で回転しており、その回転軸は銀河面の角運動量に対して大幅にずれていることを示している」と著者らは論文に記している。
研究者2人はコンピューターシミュレーションを使用して、合体が天の川銀河のブラックホールにどのような影響を与えるかをモデル化した。
「さまざまなSMBH成長モデルを調査することで、Sgr A*の推定スピン特性が過去のSMBH合体の証拠となることを示した」と著者らは書いている。
彼らの研究は、非常に傾斜した軌道構成を持つ 4:1 の質量比の合体によって、Sgr A* の EHT 観測が示すものを説明できることを示しています。
「天の川銀河とガイア・エンケラドゥスの合体にヒントを得たもので、その質量比は4:1と推定される。 ガイア 「データから、視線方向（LOS）に対して145～180度の連星角運動量傾斜角を持つSMBHの4：1の大合体が、Sgr A*の測定されたスピン特性をうまく再現できることを発見しました」と著者らは論文で説明している。
この研究の図は、ブラックホールの合体によって、ホスト銀河と回転がずれた単一のより質量の大きいブラックホールが生成される様子を示しています。(Wang, Zhang 2024.)
「この合体は、天の川銀河とガイア・エンケラドゥス銀河の合体に続いて、約90億年前に起こった可能性が高い」と、ネバダ大学ラスベガス校の物理学・天文学の著名な教授であり、ネバダ天体物理学センターの初代所長でもあるチャン氏は述べた。
「この出来事は、 階層的ブラックホール合体理論 だけでなく、私たちの銀河のダイナミックな歴史についての洞察も提供します。」
ガイアのデータと一致する、天の川銀河との銀河合体のシミュレーションにおけるガイア-エンケラドゥス。合体の痕跡は天の川銀河のいたるところで見つかっています。(ESA: アーティストによるイメージと構成/コッペルマン、ビジャロボス、ヘルミ: シミュレーション)
「この発見は、超大質量ブラックホールがどのように成長し、進化するかを理解する道を開く」と主執筆者のワン氏はプレスリリースで述べた。「いて座A*の不揃いな高スピンは、別のブラックホールと合体し、スピンの振幅と方向を劇的に変化させた可能性があることを示している。」
「我々の銀河におけるこの合体現象は、SMBHの形成と成長における階層的なBH合体の理論を観測的に裏付ける可能性がある」と著者らは結論に記している。
銀河が合体すると、中心のブラックホールも合体する。これは主に理論上の話だが、 重力波 観測所ではブラックホールの合体現象がますます多く検出されている。
しかし、私たちの観測所の周波数範囲のせいで、彼らは恒星質量ブラックホールの合体しか検出していません。SMBHの合体では、検出器の範囲を超えるはるかに低い重力波周波数が生成されます。 LIGO/Virgo/KAGRAシステムの検出器は近すぎるため、低い周波数を検出できません。
著者らはまた、他のシミュレーションで決定されたSMBHの合体率を指摘している。 ミレニアムシミュレーションこれは、観測可能な宇宙では毎年数百または数千の恒星が存在する可能性があることを示唆しています。
「推定された合体率は理論的な予測と一致しており、2030年代に運用が予定されている宇宙搭載型重力波検出器によるSMBH合体の検出率が有望であることを示唆している。」
こうした低頻度の超巨大ブラックホール合体現象を検出できる施設を建設する計画がある。ESAとNASAは「超巨大ブラックホール合体現象」と呼ばれるミッションを計画している。 リサ これらの波を検出できるレーザー干渉計宇宙アンテナ（LISA）です。LISAは干渉計として連携して動作する3機の宇宙船で構成されます。各宇宙船の長さは250万kmになります。
レーザー干渉計宇宙アンテナ LISA の想像図。(NASA)
SMBH は宇宙で最も不可解な天体の一つであり、研究するのは困難です。しかし、たとえ SMBH の合体に関する重力波の証拠がなくても、この研究は、合体が発生したときにその理解を深めるための土台を築くのに役立ちます。
この記事は、 今日の宇宙. 読んでください オリジナル記事。
#90億年前のブラックホール衝突によって形成されたSgr #ScienceAlert