※ 本日、最後の記事のUPです。かなりボリュームがあり補足もありますので、今日と明日の前後2回に分けました。
① ""「視力50万の瞳」が捉えたソンブレロ銀河の中心に潜む超巨大ブラックホールの周辺構造””
2013年9月12日 |研究成果
国立天文台水沢VLBI観測所の秦和弘研究員が率いる研究チームは、地球から最近傍にある銀河の1つとして有名な「ソンブレロ銀河」の中心に潜む超巨大ブラックホールの周辺構造を、位相補償VLBI手法を駆使することで、すばる望遠鏡やハッブル宇宙望遠鏡の100倍以上細かい解像度で検出・撮影することに世界で初めて成功しました。
これはブラックホールによる重力が強く光さえ脱出できなくなる半径(シュバルツシルト半径)の僅か数十倍程度の領域に迫るかつてない解像度であり、更にブラックホール近傍から南北2方向に向かってガスが「噴出する」様子を今回初めて鮮明に捉えることに成功しました。
本成果は、ブラックホールからガスが噴出する仕組みを解明するための重要な手がかりとなるとともに、現代科学の究極の目標の1つである「ブラックホールの直接撮像」実現への機運が一段と高まることが期待されます。
※ 本研究成果は2013年9月10日から東北大学にて行われる日本天文学会秋季年会にて発表されます
記者発表出席者
秦 和弘 (国立天文台水沢VLBI観測所/イタリア国立宇宙物理学研究機構/日本学術振興会特別研究員)
永井 洋 (国立天文台 チリ観測所・特任助教)
研究チーム
秦 和弘 (国立天文台水沢VLBI観測所/イタリア国立宇宙物理学研究機構/日本学術振興会特別研究員)
土居 明広 (宇宙航空研究開発機構 宇宙科学研究所・助教/総合研究大学院大学)
永井 洋 (国立天文台 チリ観測所・特任助教)
井上 允 (台湾中央研究院・特聘研究員)
本間 希樹 (国立天文台 水沢VLBI観測所・准教授/総合研究大学院大学)
Marcello Giroletti (イタリア国立宇宙物理学研究機構)
Gabriele Giovannini (イタリア国立宇宙物理学研究機構)
詳しくは以下をご覧ください
1. 研究の背景:ブラックホールにも「肉食系」と「草食系」?
2. ソンブレロ銀河:「草食系」巨大ブラックホールの代表格
3. 観測手法:位相補償VLBI
4. 観測結果
5. 本研究のインパクトと今後の展望
記者発表資料・画像等
📕 研究の背景:「肉食系」ブラックホールと「草食系」ブラックホール?
図1:「肉食系」巨大ブラックホールの代表例:
(写真左)うお座方向にある電波銀河3C31. (写真右)おとめ座方向にある電波銀河M87(おとめ座A)
これまでの研究から、多くの銀河の中心部には太陽質量の約百万倍から約百億倍という巨大な質量を抱えたブラックホールが存在することがわかってきました。
ブラックホールは強い重力によってあらゆる物質を吸い込む、宇宙で最も謎めいた天体として有名です。その周辺構造を直接観測してブラックホールの活動メカニズムを解明することは現代天文学における究極的課題の1つとなっています。
一部の巨大ブラックホールは極めて活動が激しく、物質を吸い込むと同時に強力な「噴射」も観測されています。「ジェット」と呼ばれるこの現象はブラックホール近傍から噴出されたガスが光速の99%以上の速度で数千〜数万光年にもわたって宇宙空間を突き進む宇宙最大級の高エネルギー現象です(図1)。
この種のブラックホールはいわば「自己主張」がはっきりしているので、ブラックホール自体は輝かずとも、こういった周囲の活動現象を手がかりにブラックホール自体の性質を探ることが可能です(おとめ座Aに関する研究チームの過去の記者発表資料はこちら)。私たちの研究チームではこのようなパワフルなジェットを噴出する巨大ブラックホールを「自らを積極的に周囲(観測者)にアピールする」という意味で「肉食系」巨大ブラックホールと呼んでいます。
ところがこのような肉食系はごく少数派で、実は宇宙に存在する巨大ブラックホールの大多数では大規模なジェットが未だ見つかっていません。この種の巨大ブラックホールは光度や活動性が弱いものが多いため観測が難しく、肉食系と比較してその生態の多くが未だ謎に包まれています。私たちの住む天の川銀河の中心に潜む巨大ブラックホールもこの仲間です。研究チームではこのような巨大ブラックホールを肉食系に対して自己アピール控えめな「草食系ブラックホール」と呼ぶことにしました。
??? 宇宙の多数派を占める草食系巨大ブラックホールの生態を明らかにしたい。それが今回の研究チームの目標です。草食系にもジェットは存在するのでしょうか?それとも肉食系だけが持つ特別な能力なのでしょうか?この疑問を解決することはブラックホールの活動メカニズムを紐解く上で大変重要な手がかりとなるのです。
図2:ハッブル宇宙望遠鏡によるソンブレロ銀河の可視光画像(NASA)
我々は今回地球から約2900万光年離れたところにある「ソンブレロ銀河」に着目しました(図2)。ソンブレロ銀河はおとめ座方向に位置する地球から最も近い銀河の1つで、宇宙で最も美しいとの呼び声高い大変有名な渦巻銀河です(ソンブレロ、という名はその形状がソンブレロ帽に似ていることに由来します)。
この銀河の中心部には太陽質量の約10億倍という宇宙最大クラスの草食系巨大ブラックホールが存在することが知られており、将来のブラックホール直接撮影の最有力候補の1つとしても注目されています。
しかしながら活動性の弱い草食系の代表格ゆえ中心部の観測は難しく、ブラックホール周辺の詳しい構造は未だ明らかになっていませんでした。ハッブル宇宙望遠鏡の解像度をもってしても中心部にはジェット等の目立った構造はこれまで確認されていません。一般にジェットは可視光より電波で明るいという性質があるためハッブルと同程度の解像度を持つ電波望遠鏡でも観測されていますが、中心部はやはり微弱な点源状にしか映りません。
ソンブレロ銀河の中心で身を潜める草食系ブラックホールの姿を暴くにはどうしたらよいか?天文学者につきつけられた課題は、これまで以上に「ブラックホールに肉薄する高い解像度(視力)で観測」し、かつ「微弱な信号を鮮明に検出する」、この2点を同時に克服することでした。
※ 「肉食系」と「「草食系」」巨大ブラックホールとは、面白い分類ですね。