最近のブラックホール観測事情

　オンライン開催の自然科学カフェに参加し、東北大学の市川幸平先生のブラックホール(BH)に関する講演を聴講した。

　ブラックホールには3種類あるという。太陽質量の10倍くらいの質量をもつ恒星質量BH、太陽質量の100~10^5倍くらいの質量をもつ中間質量BH、および太陽質量の10^6~10^10倍くらいの質量をもつ超巨大BHである。

　これらのBHのうち、恒星質量BHと超巨大BHは観測されているが、中間質量BHは、まだ(ほとんど)見つかっていないという。超巨大BHは、銀河の中心に位置し、活動銀河核(AGN)と呼ばれている。

　中間質量BHは、星の密度の高い星団の中で、星同士の衝突、合体の繰り返しから生まれるとされる。その理論的なモデルも作られているが、超巨大BHに比べて観測が難しいという事情があり、見つかっていない。この種のBHは存在しないという可能性もあるという。

　超巨大BHがどのようにして形成されたのかは、いまだに謎である。銀河同士が衝突、合体することは、かなり頻繁に生じる出来事であり、両銀河が持つAGNが連星BHを形成する可能性はあるが、この連星BHが合体して太るという出来事は、容易には生じない出来事のようだ。観測される超巨大BHに10^10太陽質量という上限があることもBHの肥大化の制約を示唆しているのかもしれない。

　ブラックホールは、熱平衡状態に達した孤立系とみなされ、その温度TとエントロピーSを計算するためのホーキングの公式が知られている。ブラックホールの熱力学に関する質問をしたが、専門ではないからということで回答を断られた。なるほど、講演のタイトルも「天文学者的超巨大ブラックホールの見かたと成長の見守りかた」となっているから、当然のことか。

　2019年5月ごろ、NHKの科学番組で放送された120~100億年前に生じたとされる天の川銀河と他の銀河との衝突について、その後、なぜこの件に関する新聞記事や文献が見当たらないのかについて質問してみた。回答は、銀河同士の衝突はありふれた出来事であるというようなそっけないものであった。専門家の興味と一般市民の興味との間に温度差があるのか、あるいは詳細な説明を避けたいような事情があるのだろうか。

　フラックホールの熱力学については、参考文献を読んでも理解できない。あまりに専門的な話に発展するので、とりあえずサイエンス・コミュニケーションの対象から外しておいた方がよいだろう。

　参考文献
　大栗博司著「重力とは何か」(幻冬舎新書)