凶暴なブラックホールは通過するたびに地球の3倍の星を飲み込む

レスター大学の天文学者によって発見されたX線の大爆発は、地球の質量の3倍の物質が燃え尽きていることを示唆しています… ブラックホール。

近くの銀河系にある太陽のような星は、小さいながらも貪欲なブラックホールに徐々に食われ、通過するたびに地球型惑星3個分に相当する質量を失っている。

レスター大学の天文学者によるこの発見は、9月7日付けの雑誌で報告された。 自然天文学 これは、ブラックホールが周回する星を混乱させるブラックホールに関する私たちの知識に「ミッシングリンク」を提供します。 それは、まだ発見されていない、消費されつつある星の集団が存在することを示しています。

チームは英国宇宙庁と英国科学技術施設評議会（STFC）から支援を受けました。

発見の詳細

天文学者らは、銀河から約5億光年離れた近くの銀河2MASX J02301709+2836050の中心から発していると思われる明るいX線フラッシュによって、この星の差し迫った破滅を警告した。 天の川。 この小惑星はスウィフト J0230 と名付けられ、ニール・ゲーレルス・スウィフト天文台の科学者によって開発された新しい機器を使用して最初に発生した瞬間に観察されました。 彼らはすぐに、より迅速な観測を計画したところ、予想通りに消えるのではなく、7～10日間明るく輝き、その後突然消え、このプロセスを約25日ごとに繰り返すことが判明した。

PanSTARRS のアーカイブ データから取得した、新しいイベントが発生した銀河の視覚画像。 X線物体は白い円の内側のどこかで発見され、100メートルの地点でピンの頭ほどの大きさです。 2歳の超新星の位置も示されています。 クレジット: Daniele B. マリサニ/パンスターズ

足りない部分を繋ぎ合わせて

同様の挙動は、いわゆる準周期爆発や周期核爆発でも観察されており、星にはその軌道が近づくにつれてブラックホールによって引き裂かれる物質が含まれているが、それらは噴火の回数と時間の点で異なっている。爆発するかどうか。 X線または光学的光での爆発が支配的です。 スウィフト J0230 の放出の規則性は 2 つの噴火の間で減少しており、これが 2 つのタイプの噴火の間の「ミッシング リンク」を構成していることを示唆しています。

これら 2 つのクラスのイベントの提案されたモデルをガイドとして使用し、科学者らは、スウィフト J0230 の爆発は、銀河の中心にある低質量ブラック ホールの周りの楕円軌道上にある太陽と同じ大きさの星を表していると結論付けました。 。 恒星の軌道がブラックホールの強力な引力に近づくと、地球型惑星3個分の質量に相当する物質が恒星の大気から抽出され、ブラックホールに落ちる際に加熱される。 猛暑、約200万度 摂氏、スウィフト衛星によって最初に捕らえられた大量のX線が放出されました。

今は見えませんが、今は見えます！ スウィフト J0230 の噴火前（左）と噴火後（右）の空の同じ場所の X 線画像。 これらの画像は、スウィフト衛星に搭載された X 線望遠鏡によって撮影されました。 クレジット: Phil Evans (レスター大学)/NASA SWIFT

専門家の洞察

レスター大学物理天文学部の筆頭著者フィル・エヴァンス博士は、「太陽のような星が繰り返し引き裂かれ、低質量のブラックホールによって消費されるのを我々が目撃したのはこれが初めてだ。 これらのいわゆる「頻繁かつ部分的な潮汐撹乱」現象自体はまったく新しい発見であり、数時間ごとに噴火するものと、1 年ごとに噴火するものの 2 つのタイプに分類されるようです。 この新しいシステムはまさにこれらの要素の間の隙間に位置しており、数値を計算してみると、関係するオブジェクトの種類も同様に該当することがわかります。

エヴァンス博士とともにスウィフト衛星で研究しているロブ・アイルズ・フェリス博士は、最近レスター大学で博士号を取得し、ブラックホールによって破壊された星の研究に携わりました。 「私たちがこれまでに見た星系のほとんどでは、星は完全に破壊されていました」と彼は説明します。 Swift J0230 は、乱流星のクラスへのエキサイティングな追加です。その理由の 1 つは、以前に発見されたこれら 2 つのクラスの天体が実際に関連していることを示しており、新しいシステムがミッシングリンクを提供していることです。

ニールズ・ガールズ・スウィフト天文台のイラスト。 クレジット: NASA

さらなる発見にご期待ください

「新しい一時キャッチャーを有効にしてから数か月以内に Swift J0230 が見つかったことを考えると、さらに多くのものがあると予想されます」と、研究のデータを分析したレスター大学のキム・ペイジ博士は述べました。 このようなことは世の中に存在し、発見されるのを待っています。

クリス・ニクソン博士は理論天体物理学者で、最近レスター大学からリーズ大学に異動しました。 彼はこの出来事の理論的解釈を主導しました。 彼の研究は、英国科学技術施設評議会とレバーフルム トラストから資金提供を受けています。

研究者らは、ブラックホールの質量は太陽の質量の約1万倍から10万倍であると推定しているが、これは銀河の中心に典型的に見られる超大質量ブラックホールとしては非常に小さい。 私たちの銀河の中心にあるブラック ホールの質量は 400 万太陽質量であると考えられていますが、そのほとんどは 1 億太陽質量の領域にあります。

これは、レスター大学チームによって開発され、独自のコンピューター上で実行される新しい Swift 衛星過渡検出器を使用して行われた最初の発見です。 極端な現象により、以前は X 線が存在しなかった空の領域で X 線バーストが発生する場合、天文学者はそれを天文学的 X 線過渡現象と呼びます。 極端な現象が前兆であるにもかかわらず、これらの現象を見つけるのは簡単ではなく、少なくともすぐには見つかりません。そこで、この新しいツールは、新しいタイプの過渡現象をリアルタイムで検索するために開発されました。

「このタイプの物体は、この新しい施設を建設するまでは検出できませんでしたが、その後すぐに、このまったく新しい、これまでに見たことのない現象が発見されました」とエバンス博士は付け加えました。 スウィフトはほぼ 20 歳ですが、彼は私たちが存在することを知らなかったまったく新しい出来事を突然発見しました。 これは、宇宙に対する新しい見方を見つけるたびに、何か新しいことを学び、これまで知らなかったことがあることを発見することを示していると思います。

国際協力と今後の展望

英国宇宙庁の宇宙科学責任者であるキャロライン・ハーパー博士は次のように述べています。「これは、世界をリードするスウィフト計画によるもう一つのエキサイティングな発見です。低質量ブラックホールは、周回中に太陽に似た星からの「咬合」を受けます。 」 十分近い。

「英国宇宙機関は協力して取り組んでいます。 NASA この使命を長年にわたって続けてきました。 英国は 2 つの主要な科学機器のハードウェア開発を主導しており、当社は Swift Science Data Centre に資金を提供しており、引き続き支援を行っています。 私たちは、将来、宇宙全体のガンマ線バーストとそれが引き起こす大規模な出来事について、スウィフトからさらなる洞察が得られることを楽しみにしています。

この発見の詳細については、NASA のスウィフト スパイの太陽に似た星が、一口ずつ消費されていく様子をご覧ください。

参考文献：「巨大ブラックホールによる定期的な恒星の擾乱に起因する準周期的な毎月のバースト」PA Evans、CJ Nixon、S. Campana、P. Charalampopoulos、DA Perley、AA Breeveld、KL Page、SR Oates、RAJ Eyles-Ferris 著、D. P. マレサニ、L. イッツォ、M. R. ゴード、P. T. オブライエン、J. P. オズボーン、B. スパロヴァティ、2023 年 9 月 7 日、 自然天文学。
土井: 10.1038/s41550-023-02073-j