星の奇妙な行動は、巨大な星クラスターで孤独なブラックホールの隠れを明らかにする

恒星の動きからブラックホールを発見。以下、機械翻訳。
eso1802 - サイエンスリリース
星の奇妙な行動は、巨大な星クラスターで孤独なブラックホールの隠れを明らかにする
2018年1月17日
チリの超大型望遠鏡でESOのMUSE装置を使用している天文学者は、非常に奇妙に動作している球状星団NGC 3201の星を発見しました。これは、太陽の質量の約4倍の目に見えないブラックホールを旋回しているように見えます - 球状クラスターで見つかった最初のそのような不活発な星団のブラックホールとその重力を直接検出した最初のブラックホール。この重要な発見は、これらのスタークラスタの形成、ブラックホール、重力波イベントの起源に関する我々の理解に影響を与える。
球状の星団は、ほとんどの銀河を周回する数万個の星の巨大な球です。彼らは宇宙の中で最も古くから知られている恒星系の一つであり、銀河の成長と進化の始まり近くにまでさかのぼります。現在150以上のものが天の川に属していることが知られています。
NGC3201と呼ばれ、Vela（The Sails）の南の星座に位置する1つの特定のクラスターは、チリのESO 超大型望遠鏡でMUSE機器を使って研究されています。天文学者の国際チームは、星の1ことを発見した[1] NGC 3201で、非常に奇妙な動作している-それは時間当たり数十万キロの速度で前後に投げされている、すべての167日間反復パターンと[2]。
執筆者のBenjamin Giesers（Georg-August-UniversitätGöttingen、ドイツ）は、星の行動に興味をそそられました。「完全に見えないものを周回していました。これは太陽の4倍以上の質量を持ちました。最初のものは、その重力の引っ張りを直接観察することによって球状クラスターに見いだされた。"
ブラックホールと球状クラスターの関係は重要だが不思議なものです。彼らの大きな質量と大きな年齢のために、これらのクラスターは、クラスターの長い寿命にわたって巨大な星が爆発し、崩壊して多数の星質量のブラックホールを作り出したと考えられています[3] [4]。
ESOのMUSE装置は、天文学者に、遠く離れた何千もの星の動きを同時に測定する独自の能力を提供します。この新しい知見により、チームは球状クラスタの中心にある不活性なブラックホールを発見することができました。現在は物質を嚥下しておらず、輝く円盤に囲まれていません。彼らは、巨大な重力に追いついた星の動きによってブラックホールの質量を推定することができた[5]。
その観察された特性から、星が私たちの太陽の約0.8倍の質量であることが決定され、その神秘的な対応物の質量は、約4.36倍の太陽の質量で計算された-ほぼ確実にブラックホール[6] 。
球状クラスターにおけるラジオおよびX線源の最近の検出ならびに2つの星質量ブラックホールの合体によって生成される重力波信号の2016検出は、これらの比較的小さなブラックホールが球状クラスターでより一般的であり得ることを示唆しているこれまで考えられていたよりも。
Giesers氏は次のように結論づけています。「最近まで、ほとんどのブラックホールは短時間で球状クラスターから消滅し、このようなシステムは存在しないはずです。しかし明らかにこれは当てはまりません。我々の発見は、球状クラスターにおける恒星大質量ブラックホールの重力効果を初めて直接検出することです。この発見は、球状クラスターの形成と、ブラックホールと二元系の進化を理解するのに役立ちます。これは、重力波源を理解する上で不可欠です。"

ノート
[1]発見された星は主なターンオフ星であり、それはその人生の主要なシーケンス段階の終わりにあることを意味する。最初の水素燃料を使い果たして、現在は赤い巨人になる途中です。
[2]現在、MUSEコンソーシアムの支援を受けて、ESOのMUSE機器を使用して、天の川を囲む25個の球状クラスタの大規模な調査が実施されています。天文学者には、各クラスターの600〜27,000星のスペクトルが提供されます。この研究には、観測者の視線に沿って、地球から離れて地球に向かって移動する速度である個々の星の「放射状速度」の分析が含まれています。半径方向の速度測定によって、星の軌道が決定されるだけでなく、周回軌道上にある大規模な物体の特性が決定される。
球状クラスターの場合のように、連続星形成が存在しない場合、恒星大量ブラックホールはすぐに存在する最も重大な物体になる。一般に、球状クラスターの星質量ブラックホールは、周囲の低質量星の約4倍の質量です。最近の理論は、ブラックホールがクラスター内の密な核を形成し、それが球状物質の残りの部分から分離されると結論づけている。クラスターの中心の動きはブラックホールの大半を放出すると考えられ、数十年しか10億年後に生き残ることができません。
[4] 恒星質量ブラックホール -又は崩壊星を-大規模な星が死ぬときに自分の重力で崩壊し、などの強力な爆発、形成されている極超新星を。残っているのは、元星の質量の大半を占めるブラックホールです。これは、太陽の質量の数倍から数十倍の質量までです。
[5]重大な重力のためブラックホールから逃げることができないため、それらを検出する主な方法は、周囲の熱い物質から放射されるラジオやX線の観測によるものです。しかし、ブラックホールが熱い物質と相互作用しておらず、そのために大量の放射線を放出しない場合、ブラックホールは「非アクティブ」であり、不可視なので、別の検出方法が必要です。
このバイナリシステムの非発光オブジェクトは直接観測することができないため、可能性のある説明はほとんどありませんが、はるかに説得力がありません。それはおそらく、2つの密接に結合した中性子星で構成された三重星系であり、観測された星はそれらの周りを周回する。このシナリオでは、密接に結ばれた各星は、これまで観測されていなかったバイナリシステムであるSunの質量の少なくとも2倍である必要があります。

詳しくは
この研究は、B. Giesersらの「球状クラスターNGC 3201における孤立した大部分のブラックホール候補」と題され、Royal Astronomical Societyの月刊誌に掲載されました。
チームは、ドイツのGöttingen大学のGeorg-August-UniversitätGöttingen大学、ドイツのGöttingen大学のSte​​fan Dreizler、ドイツのGöttingen大学のTim-Oliver Husser、ドイツのGöttingen大学のSebastian Kamann、英国リバプールのリバプール・ジョン・ムーアズ大学）、ギレル・アングラダ・エスクデー（英国ロンドンのクイーン・メアリー大学）、ジャーリン・ブリンチュマン（ライデン大学、ライデン大学、オランダの大学、ポルト大学ベルリン、ポーランド）、C. Marcella Carollo（スイス連邦工科大学、スイス、チューリッヒ、ETH、スイス）Martin M. Roth（ドイツ、ポツダム、Leibniz-InstitutfürAstrophysik Potsdam）、Peter M. Weilbacher（Leibniz-InstitutドイツのポツダムにあるAstrophysik PotsdamfürとLutz Wisotzki（ポツダムのLeibniz-InstitutfürAstrophysik Potsdam、ドイツ）。
ESOは、ヨーロッパの最先端の政府間天文組織であり、世界で最も生産性の高い地上の天文台です。オーストリア、ベルギー、ブラジル、チェコ、デンマーク、フランス、フィンランド、ドイツ、イタリア、オランダ、ポーランド、ポルトガル、スペイン、スウェーデン、スイス、英国の16ヶ国が支援しています。チリ、そして戦略的パートナーとしてのオーストラリア。ESOは、天文学者が重要な科学的発見をすることを可能にする強力な地上観測施設の設計、建設、運用に焦点を当てた野心的なプログラムを実施しています。ESOは、天文学的研究における協力の促進と組織化においても主導的役割を果たしている。ESOは、La Silla、Paranal、Chajnantorの3つのユニークな世界レベルの観測サイトを運営しています。パラナールでは、ESOは、超大型望遠鏡と世界をリードする超大型望遠鏡干渉計、さらに2台の測量望遠鏡、VISTA（赤外線）と可視光VLT測量望遠鏡を運用しています。ESOはチャージナント、APEX、ALMAの2つの施設における主要なパートナーでもあり、最大の天文プロジェクトです。ESOは、パラナールに近いセラー・アームマーゾンで、世界で最も大きな空を見る目になる39メートルの超大型望遠鏡ELTを建設しています。

リンク
研究論文
VLTのMUSE機器に関する情報
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