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天の川銀河の中心にある超巨大ブラックホールに、謎の物体が引きずり込まれようとしている

天の川銀河の中心にある超巨大ブラックホールの周りを、X7と名付けられた謎の塊が漂っているのを、天文学者は何十年も前から観察してきた。

カリフォルニア大学ロサンゼルス校の天体物理学者Anna Ciurlo氏を中心とする研究チームは、20年分の観測データを分析した結果、X7の形状が劇的に変化し、当初の長さの約2倍に伸びていることを突き止めた。

この構造の変化から、この奇妙な塊は、比較的最近に2つの星が衝突した際に放出された破片である可能性が高いと考えられるという。

「この領域でこれほど極端な進化を見せた天体は他にありません。最初は彗星のような形をしていたので、恒星風やブラックホールからの粒子の噴出でそのような形になったのではと考えられていました。しかし、20年間追跡したところ、より細長くなっているのがわかりました。何かがこの雲を、その特定の方向へと向かわせたに違いありません」と、Ciurlo氏は説明する。

もしこの天体がデブリ雲であれば、恒星の衝突頻度や極端な重力の影響など、銀河系中心部の興味深いダイナミクスに光を当てることができる。この塵とガスの雲は、あと数年でますますスパゲティ化し、ブラックホールの射手座A(SgrA*)の中に落ちてしまう。

X7を何年もかけて調査した結果、その質量は地球の約50倍にもなることが分かった。とはいえ、宇宙規模で考えれば些細な物だが。

また、デブリ雲の位置と速度の変化から、銀河系中心の楕円軌道を約170年周期で回っていることが示唆された。

ペリアストロンと呼ばれるSgr A*への最接近は、2036年に起こると予測されています。このとき、重力環境は雲を引き裂き、拡散した残骸がブラックホールの周りを回り続け、事象の地平線の彼方に取り返しのつかない形で消滅してしまうでしょう。その時、誰が見ても花火が見えるかもしれません。

「天の川銀河の中心にある超巨大ブラックホールの重力がこの天体に影響を与え、X7の形状やダイナミクスが比較的短い時間スケールで大きく変化していることを確認できたことは、非常に喜ばしいことです」と、天文学者で共著者のケック天文台のRandy Campbell氏は語る。

X7は、銀河系中心部を周回するG天体と呼ばれる謎の塊と共通する部分がある。ガス雲のように見えるが、恒星のように振る舞い、近日点では伸びるが、そのままの形で現れ、よりコンパクトな形に縮小して軌道を継続するというものである。

天文学者は、G天体は星が合体してできた巨大な物質雲で、新しく合体した星の重力圏内にとどまり、その姿を隠しているという仮説を立てた。しかし、2021年に発表された研究により、これらの天体の1つであるG2が分子雲であり、3つの子星が隠されていることが判明した。

共通点がある一方で、X7はG天体とも大きく異なっている。その進化は、SgrA* に向かって伸び、加速しているため、形も速度もG天体のそれよりも劇的である。

そのため、X7はG天体と同じ種類のオブジェクトではないかも知れないが、関連している可能性はある。

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X7の熱ダストの発光の経時変化 (Ciurlo et al., ApJL, 2023)

「X7のガスと塵は、2つの星が合体する瞬間に放出された可能性があります。このとき、合体した星は塵とガスの殻の中に隠れるので、G天体の説明と一致するかもしれません。そして、放出されたガスが、おそらくX7的な天体を作り出したのでしょう」と、Ciurlo氏は説明する。

X7は中心部に潜む質量に支えられていないため、G天体よりも寿命が短いことが予想され、そのために同種の天体がまだ発見されていない可能性がある。一方、X7が誕生した合体星は、銀河系の中心で別の軌道を描いているかもしれない。研究チームは、その軌道がG天体G3の軌道と非常に似ていることに注目し、G3が親天体である可能性を提唱している。

しかし、他の可能性を排除するのは今のところ容易ではない。例えば、X7は大きな雲から剥がれ落ちた破片の塊だった可能性もある。今後、さらに観測が進めば、その可能性を絞り込めるかも知れない。

研究者らは、「X7を継続的に観測することで、これらの極端な変化を間近に目撃することができる」とし、「最終的には、この興味深い構造の残骸が潮解することになる」と記している。


論文

参考文献

研究の要旨

W.M.ケック天文台の20年にわたる高角度分解能近赤外線データから、銀河系中心の超巨大ブラックホールから半秒の距離にある細長い塵とガスの特徴であるX7の極端な進化を明らかにした。Br-γ線発光の分光画像観測とLp (3.8 μm)画像データの両方を用いて、その軌道パラメータを初めて推定し、その形態と質量の進化を定量的に特徴付けることができた。その結果、X7の前縁部は軽度離心(e〜0.3)、比較的短周期(170年)の軌道上にあり、約2036年に起こると推定されるペリアプス通過に向かっていることが判明した。さらに、X7がS0-73という恒星に関連している、あるいはX7と重なる他の点状天体に関連しているという指摘は、今回の運動学的測定から除外された。観測期間中、X7は(1)より細長くなり、現在の長さと幅の比は9、(2)非常に安定した長軸方向(位置角50°)、(3)先端から尾までの半径方向の速度差が-50〜+80 km s-1に反転、(4)全光度(前縁で12.8 Lp等級)と色温度(425 K)が維持されており、約50 MEarthという一定の質量であると考えられる。これらの結果が、中央のブラックホールから予想される潮汐力の影響と一致することを示す簡単なモデルを提示し、X7は連星系でのかすり傷衝突から最近放出されたガスや塵であることを提案する。

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