天文学者が地球に最も近いブラックホールを発見

ブラックホールと恒星の距離が１AUなのでブラックホールになる前の赤色巨星時代に飲み込まれずに生き残った理由が分からないなど進化過程が謎ですが、銀河系内には降着円盤を伴わない見つけ辛いブラックホールが多数隠れている。以下、機械翻訳。
天文学者が地球に最も近いブラックホールを発見
2022年11月04日 ニュースリリース
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星や惑星はどのように形成され、進化するのですか?

ブラックホールはどのように見えますか？
私たちの宇宙の裏庭にある最初の休止状態の恒星質量ブラック ホールが明らかになりました。


クレジット: 国際ジェミニ天文台/NOIRLab/NSF/AURA/J. ダ・シルバ/スペースエンジン
マサチューセッツ州ケンブリッジ– 天文学者は地球に最も近いブラック ホールを発見しました。研究者はこれをガイア BH1 と名付けました。休止中のブラック ホールは、太陽の質量の約 10 倍の重さで、約 1600 光年離れたへびつかい座にあり、これまでの記録保持者であるいっかくじゅう座の X 線連星よりも地球に 3 倍近くなっています。 .

この発見は、ブラック ホールの伴星である地球が太陽を周回するのとほぼ同じ距離でブラック ホールを周回する太陽のような星の動きを精巧に観察することによって可能になりました。
「太陽系を考えてみましょう。太陽がある場所にブラック ホールを置き、地球がある場所に太陽を配置すると、このシステムが得られます」と、天体物理学センターの天体物理学者、カリーム エル バドリーは説明します。Harvard & SmithsonianおよびMax Planck Institute for Astronomyであり、この発見を説明する論文の筆頭著者です。「このようなシステムの多くの検出が主張されてきましたが、これらの発見のほとんどすべてがその後反駁されています。これは、私たちの銀河の恒星質量ブラックホールの周りの広い軌道にある太陽のような星の最初の明確な検出です。」
ブラックホールは、宇宙で最も極端な天体です。これらの想像を絶する密度の天体の超大質量バージョンは、すべての大きな銀河の中心に存在する可能性があります。太陽の質量の約 5倍から 100倍の重さの恒星質量ブラック ホールは、はるかに一般的であり、天の川だけで推定 1 億個あります。しかし、これまでに確認されたのはほんの一握りにすぎず、これらのほとんどすべてが「活動的」であり、活動していない休眠ブラックホールとは異なり、近くの恒星の仲間からの物質を消費するため、X 線で明るく輝いていることを意味します。
天の川銀河には何百万もの恒星質量ブラック ホールが存在する可能性がありますが、検出された少数のブラック ホールは、伴星とのエネルギー的な相互作用によって発見されました。近くの星からの物質がブラック ホールに向かって螺旋状に流れ込むと、ブラック ホールは過熱され、強力な X 線と物質のジェットを生成します。ブラック ホールが活発にエネルギーを供給していない場合 (つまり、休眠状態にある場合)、単に周囲に溶け込みます。
「私は過去 4 年間、さまざまなデータセットと方法を使用して、休眠中のブラック ホールを探してきました」と El-Badry は言います。「私の以前の試みは、他の試みと同様に、ブラックホールになりすましたバイナリシステムの動物園を見つけましたが、検索が実を結んだのはこれが初めてです。」
チームは当初、欧州宇宙機関のガイア宇宙船からのデータを分析することで、このシステムがブラック ホールをホストしている可能性があることを特定しました。ガイアは、目に見えない巨大な物体の重力によって引き起こされる星の動きの微妙な不規則性を捉えました。
このシステムをより詳細に調査するために、チームは、世界中の 6 つの異なる望遠鏡で撮影された 4 か月間に 39 回の観測を追跡調査しました。
最初の観測は、チリのラス カンパナス天文台にある6.5m マゼラン バーデ望遠鏡を使用して、天体物理学センターの望遠鏡割り当てを通じて 7 月に実施されました。この観測により、連星にブラック ホールが含まれている可能性が示唆された後、チームは、より高いスペクトル分解能と感度を含むさまざまな利点を提供する、他の望遠鏡でシステムを研究するために、いくつかの所長の任意の時間提案 (またはタイム クリティカルな観測要求) を提出しました。紫外線から近赤外線まで。
チームが注目した望遠鏡の 1 つは、 NSFのNOIRLabによって運営されているハワイの望遠鏡、Gemini NorthのGemini Multi-Object Spectrograph装置でした。ジェミニのフォローアップ観測は、軌道運動を制限するのに役立ち、連星系の2つの成分の質量を制限し、チームは中心体を太陽の約10倍の質量のブラックホールとして特定することができました.
「私たちのふたご座のフォローアップ観測により、連星には通常の星と少なくとも 1 つの休眠状態のブラック ホールが含まれていることが合理的な疑いの余地なく確認されました」と El-Badry 氏は説明します。「少なくとも1つのブラックホールを含まないシステムの観測された軌道を説明できる、もっともらしい天体物理学的シナリオを見つけることができませんでした。」
これらの観測からのデータは、システムに焦点を当て、ブラック ホールを含まないすべてのモデルを除外しました。
連星系の進化に関する天文学者の現在のモデルは、ガイア BH1 システムの特異な構成がどのように生じたのかを説明するのに苦労しています。具体的には、後に新たに検出されたブラック ホールになった始祖星は、少なくとも太陽の 20倍の質量を持っていたはずです。これは、それが数百万年しか生きなかったことを意味します。両方の星が同時に形成された場合、この巨大な星は、太陽のような適切な水素燃焼主系列星になる前に、急速に超巨星になり、もう一方の星を膨らませて飲み込んでいたでしょう。
ブラックホール連星の観測が示すように、太陽質量星がどのようにしてそのエピソードを生き残り、一見正常な星になったのかはまったく明らかではありません。生存を可能にする理論モデルはすべて、太陽質量星が実際に観測されているよりもはるかに狭い軌道に到達したはずであると予測しています。
これは、ブラックホールが連星系でどのように形成および進化するかについての科学者の理解に重要なギャップがあることを示している可能性があり、連星系にまだ調査されていない休止中のブラックホールの集団が存在することも示唆しています。
「興味深いのは、このシステムが標準のバイナリ進化モデルに簡単に対応できないことです」と El-Badry 氏は結論付けています。「この連星系がどのように形成されたのか、また休眠中のブラック ホールがいくつ存在するのかについて、多くの疑問が投げかけられています。」

国際ジェミニ天文台について
国際ジェミニ天文台は、国立科学財団を通じて米国、カナダ国立研究評議会を通じてカナダ、Agencia Nacional de Investigación y Desarrolloを通じてチリ、 Ministério da Ciência、Technologiaを通じてブラジルを含む6カ国のパートナーシップによって運営されています。e Inovações、Argentina、Ministerio de Ciencia、Tecnología e Innovaciónを通じて、韓国は、韓国天文宇宙科学研究院を通じて。これらの参加者と、Gemini に定期的にアクセスできるハワイ大学は、それぞれのローカル ユーザーをサポートするために「ナショナル ジェミニ オフィス」を維持しています。
NSF の NOIRLab (National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory) は、地上ベースの光学赤外線天文学の米国センターであり、国際ジェミニ天文台( NSF、 NRC–カナダ、ANID–チリ、MCTIC–ブラジル、MINCyT–アルゼンチンの施設) を運営しています。 、およびKASI–大韓民国)、キット ピーク国立天文台 ( KPNO )、セロ トロロ インター アメリカン天文台 ( CTIO )、コミュニティ科学およびデータ センター ( CSDC )、ベラ C. ルービン天文台(国務省と協力して運営)エナジーのSLACの国立加速器研究所）。これは、NSF との協力協定に基づいて、天文学研究大学協会 ( AURA ) によって管理されており、アリゾナ州ツーソンに本部があります。天文学界は、アリゾナの Iolkam Du'ag (キット ピーク)、ハワイのマウナケア、チリのセロ トロロとセロ パチョンで天文研究を行う機会を得たことを光栄に思います。私たちは、これらの遺跡がそれぞれ、トホノ オッダム ネーション、ネイティブ ハワイアン コミュニティ、チリの地域コミュニティに対して持つ非常に重要な文化的役割と敬意を認識し、認めています。

天体物理学センターについて | ハーバードとスミソニアン
天体物理学センター | Harvard & Smithsonian は、ハーバードとスミソニアンの共同研究で、宇宙の性質に関する人類の最大の未解決の問題に問いかけ、最終的には答えることを目的としています。天体物理学センターはマサチューセッツ州ケンブリッジに本部を置き、米国および世界中に研究施設を持っています。