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史上初!ブラックホール同士の合体で放たれた「光」を観測

どうも!宇宙ヤバイch中の人のキャベチです。

今回は「史上初めてブラックホール同士の衝突の光を観測か」というテーマで動画をお送りしていきます。

ブラックホール同士の衝突観測の歴史

2015年、人類は初めてブラックホール同士が衝突する瞬間を観測することに成功しました。

ブラックホールは光を放たない天体なので、通常はこれらが衝突しても光によってその衝突を観測することはできません。

Credit:NASA’s Goddard Space Flight Center

ではどのようにしてブラックホール同士の衝突を観測したのかというと、「重力波」を使ったものとなります!

重力波とは、重力によって曲げられた時空のゆがみが、波として光の速さで伝達される現象のことです。

重力波は実はどこでも発生していて、例えば太陽に対する地球の公転運動でも発生しています。

ですがあまりに重力波が微々たるものすぎて、観測できないんですね。

なので重力波が観測できる現象は、おもにブラックホールや中性子星の連星による衝突現象や、太陽の8倍以上ある重い星の最期に起こる超新星爆発など、周囲への重力的な影響が非常に強い天体現象によるものに限られてきます。

それでもその振動の幅は地球と太陽の距離1.5億㎞に対してもわずか水素原子1つ分というとても小さな幅でしかなく、観測が非常に困難です。

それだけ観測困難な現象なので重力波の存在を予想したアインシュタイン自身も「観測することはできない」と言っていたほどです。

そんな中で2015年の9月に人類史上初めて重力波が観測されたんですね!

そのわずか2年後の2017年には、観測に貢献した研修者3名にノーベル物理学賞が授与されています。

このような重力波を観測することによって、光が放たれなくても、超遠方でブラックホール同士が衝突していたことを突き止めたわけです!

ブラックホール同士の衝突の光を初観測!?

そんなわけで、ブラックホール同士の衝突では光が放たれないために重力波に頼る他ないのですが、今回なんとブラックホール同士の衝突が原因で放たれた光を観測した可能性があると大きな話題を呼んでいます!

今回ブラックホールの衝突が起こったと考えられているのは、地球から遥か75億光年も彼方にある超遠方のクエーサーJ1249+3449です。

クエーサーとは、地球から超遠方にあるにもかかわらず地球からでも観測できるほどとてつもなく明るい天体で、その正体は銀河の中心にある超巨大なブラックホールを取り巻く降着円盤ではないかと考えられています。

太陽の数億倍単位の質量を持つ超大質量ブラックホールの周囲にある降着円盤は、その温度が数億℃単位にもなり、なんとそのブラックホールが属する銀河全体の何倍も明るく輝くこともあるそうです!

まさに異次元の存在ですね。

Caltech/R. Hurt (IPAC)

2019年5月、そんなクエーサーJ1249+3449で、2つの小さな恒星ブラックホールが衝突したことで発生した重力波「S190521g」が観測されました。

この重力波源を観測したところ、なんとクエーサーJ1249+3449が増光していたことが判明したそうです!

本来ならブラックホール同士の衝突では光は発されないはずなのに、なぜ今回は増光が起こったのでしょうか?

その原因として、クエーサーの中心にある超巨大ブラックホールの巨大な降着円盤内で2つの恒星ブラックホールが衝突した可能性があるようです。

ブラックホールが衝突した後は、衝突の勢いで合体後のブラックホールは衝突地点からとてつもない速度で弾き飛ばされると考えられています。

こうしてクエーサー中心の巨大ブラックホールの降着円盤を構成する大量のガスが高速移動する合体後のブラックホールに刺激されて、さらに高温で輝いたと考えると、今回の増光を上手く説明できるというわけです!

この画像でも見てわかりますが、本当にぶっ飛んだ設定ですよね。

どれだけブラックホール出てくるんだよ…

これだから宇宙は面白いです!

仮に本当に巨大降着円盤の内部で起きたブラックホール合体が今回の増光の原因であれば、合体後のブラックホールは超巨大ブラックホールの周囲を公転するため、数年後に再び降着円盤に突入し、増光すると期待されています。

再び増光が確認されれば、現在考えられているブラックホール合体と増光の理論が正しいことの裏付けになるので、今後の動向に注目ですね!

結論:誰でも輝こうと思えば輝ける(至言)

情報参照元:https://www.sciencealert.com/black-holes-can-produce-light-when-they-collide-new-research-shows

サムネイル画像クレジット:Caltech/R. Hurt (IPAC)

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