銀河系の中心ブラックホールの周囲に塵に覆われた若い星の群れが発見される

超大質量ブラックホールは貪欲です。塵とガスの塊は、あまりに近くに引き寄せられると、乱流と放射線によって乱されやすくなります。では、なぜそれらのいくつかが天の川銀河の超大質量モンスターであるいて座A*の端を周回しているのでしょうか? おそらく、これらの謎の塊は何かを隠しているのでしょう。

ケルン大学の天体物理学者フロリアン・ペイスカー氏が率いる国際研究チームは、塵の物体の観測結果を分析した結果、これらの塊がガスと塵のもやに覆われた若い恒星（YSO）を潜在的に抱えている可能性を突き止めた。さらに奇妙なのは、これらの幼い恒星が、S 星として知られる Sgr A* を周回することがすでに知られている異常に若く明るい星団よりも若いことだ。

超大質量ブラックホールを周回する星は暗く、はるかに古いと考えられているため、この2つのグループがこれほど接近して周回していることは珍しい。ペイスカー氏と彼の同僚は「 [these] 「天文学と天体物理学」誌に最近発表された研究で研究者らは、「超大質量ブラックホールSgr A*の高エネルギー放射線場にある核のない雲として天体が発見された」と述べている。

宇宙塵だけではない

Sgr A* の近くにある天体が何であるかを解明するために、研究者は、そうでないものを除外する必要があった。これらの天体はガスと塵の層に埋め込まれており、特に高温を維持し、容易に蒸発せず、それぞれが単独で超大質量ブラックホールを周回している。

研究者たちは、放出された光子からその化学的性質を判定し、その中赤外線と近赤外線の放出は恒星のものと一致することを突き止めました。研究者たちは、その中の 1 つである G2/DSO という天体をケース スタディとして使用し、天体の可能性についての考えを検証しました。この天体は明るさが高く、特に強い放出があるため、研究が最も容易です。その質量も、既知の低質量の恒星の質量とほぼ同じです。

YSO は、原始星の段階を過ぎたが、まだ主系列星には発展していない低質量星で、核で水素がヘリウムに融合する。これらの天体は、ガスと宇宙塵の塊ではあり得ないため、YSO 候補に似ている。重力によって内部に保持する物体がないガス雲は、超大質量ブラックホールのすぐ近くで長く生き残ることはできない。その強烈な熱により、ガスと塵は急速に蒸発し、熱で励起された粒子が互いに衝突して宇宙に飛び去る。

研究チームは、G2/DSO と同程度のサイズの雲は約 7 年で蒸発すると計算した。超大質量ブラックホールから同じ距離を周回する恒星は、密度と質量がはるかに高いため、それほど速くは破壊されないだろう。

塵の塊が仮説上はそうである可能性があるが、実際にはそうではない別の種類の天体は、コンパクト惑星状星雲 (CPN) です。これらの星雲は、死の苦しみの最中にある小型から中型の恒星の外側のガス層が膨張したものです。CPN は恒星と共通する特徴をいくつか備えていますが、超大質量ブラックホールの重力の強さによって、ガス層は簡単に分離し、バラバラになってしまいます。

また、ほとんどの星は連星系で形成されるにもかかわらず、YSO が連星である可能性は低い。SGR A* の灼熱の温度と乱流により、かつて連星系の一部であった星が移動する可能性が高い。

星を見る

さらに観測を進めたところ、塵に覆われた天体の中には誕生間もない恒星もいくつかあることが判明し、他の天体も何らかの恒星であると考えられるものの、明確に特定されていない。

G2/DSO を例外的なケース スタディにした特性は、それが YSO であると特定された理由でもあります。D2 は、低質量星と同程度の質量を持つ別の高光度天体で、近赤外線および中赤外線で簡単に観測できます。D3 と D23 も同様の特性を持っています。これらは、ブラック ホールの近くにある塊で、研究者はこれが YSO である可能性が最も高いと考えています。

さらなる分析が必要な候補は他にもあります。これらには、YSO であるかどうかは不明ですが、恒星の特徴を示す追加の天体、観測が難しい D3.1 と D5 が含まれます。D9 の中赤外線放射は他の候補天体と比較して特に低いですが、YSO ではない可能性はあるものの、何らかのタイプの恒星であると考えられています。天体 X7 と X8 はどちらも、恒星の恒星風が他の恒星風に押し付けられることによって生じる衝撃波であるバウショック現象を示しています。これらの天体が実際に YSO であるかどうかは不明です。

これらの塵の物体がどこから来て、どのように形成されたかは今のところ不明です。研究者らは、これらの物体は銀河の中心に向かって落下する分子雲の中で一緒に形成されたと示唆しています。また、どこで生まれたかに関係なく、Sgr A* に向かって移動し、連星系にあったものはブラックホールの巨大な重力によって分離したと考えています。

YSO と潜在的な YSO が、やや古い S 型星と同じクラスターで発生した可能性は低いですが、何らかの形で関連している可能性はあります。それらは同様の形成と移動の過程を経ており、若い星は最終的に同じ段階に到達する可能性があります。

「推測では、塵の源は低質量のS型星に進化するだろう」とペイスカー氏のチームは同じ研究で述べている。

キラキラ光るダイヤモンドのネックレスがあれば、ブラックホールもさらに美しく見えます。

天文学と天体物理学、2024年。DOI: 10.1051/0004-6361/202449729