不思議な星の橋！こちら側には銀河があり、反対側には逃げ出すブラックホールがあるのでしょうか?

ブラックホール間のバンパーボールゲーム

科学者たちは、超大質量暴走ブラックホール（左下）を、そのホスト銀河から放出されたものと定義しています。ブラックホールは銀河間空間を移動するにつれて希薄なガスを圧縮し、新しい星の誕生を引き起こし、ブラックホールとそのホスト銀河の間に長い星の橋を形成します。画像クレジット: Hubble-Sat/NASA/Leah Hustak (STScI)。

ハッブル宇宙望遠鏡は、2023年4月6日に科学者らが長さ20万光年に及ぶ星の橋を発見したと発表した。それは熱く、若く、多くの青い星を含み、その直径は私たちの天の川の2倍です。宇宙の真ん中、逃げ出す超大質量ブラックホールと銀河のブラックホールの間にあるこの星の橋は伸びています。天文学者たちは、ブラックホールが脱出すると、その跡に沿ったガスが圧縮され、その過程で新星や星の橋が形成されると考えている。ハッブル・セス氏は、このような星の橋はこれまで観測されたことがなかったと語った。脱出したブラックホールは目に見えない怪物のように、星間空間を素早く通り抜けていきました。もしそれが太陽系内に位置していたら、地球から月まで14分で到達できるだろう。

この超大質量ブラックホールの質量は太陽の約2000万倍です。星間空間を通過した後、人類が発見したことのない長さ20万光年の尾を残しました。この尾には、3つの超大質量ブラックホールの間で繰り広げられる非常に珍しい奇妙なビリヤードゲームの結果のように、多数の新しい星が含まれています。

イェール大学の天文学者ピート氏とその同僚たちはハッブル宇宙望遠鏡を使って星の橋を観測した。これまで誰もそのような星の橋を観察したことがないにもかかわらず、彼らは自分たちの説明がもっともらしいと信じている。天体物理学ジャーナルレターズは、このブラックホール仮説に関する査読済み研究を2023年4月6日に発表しました。

星の軌跡が残るブラックホール

宇宙は非常に予測不可能なので、気づかれない小さな出来事でも広範囲にわたる影響を及ぼす可能性があるとハッブル・セス氏は述べた。それがピートに起こったことです。ハッブル宇宙望遠鏡からの画像を分析しているときに、彼は疑わしい傷のように見える跡に気づいた。

ハッブルの電子カメラでは、宇宙線は検出器に「傷」のように映りましたが、スペクトルの奇妙な筋を分析すると、ピートはそれが実際には長さ 20 万光年にも及ぶ若い青い星の連なりであることに気付きました...

宇宙のパックマンのようなブラックホールと比較すると、それは必死に目の前の星を飲み込んでいきます。高速ブラックホールはガスを外に放出し、放出方向の狭い帯状の領域で新しい星の誕生を引き起こします。

「我々はブラックホールから放出されたガスが冷えて星を形成した痕跡を見ていると考えています。つまり、我々が観測しているのはブラックホールが通過した後に星が形成された結果であり、ちょうど通過する船が残す痕跡のように、我々はブラックホールが星間空間を通過する際に残す痕跡を見ているのです」とヴァント・ドム氏は語った。

この痕跡は主銀河の半分の明るさなので、多くの新しい星が含まれていると考えられています。

スターブリッジは予想外の発見でした

ヴァント・ドム氏は、スターブリッジを発見したとき、ブラックホールや新しい星を観測していたのではなく、矮小銀河の近くにある球状星団を観測していたと語った。 「これはまったくの偶然の発見でした。ハッブル望遠鏡で撮影された画像を見ていて、画像にいくつかの筋があることに気づきました。宇宙線がカメラの検出器に当たってこの線状の画像が作られているのではないかと考えましたが、宇宙線の影響を取り除いたところ、まだ筋が残っていることがわかりました。これまで見たことのないものでした。」

この光条は非常に奇妙であったため、ヴァント・ドム氏と彼のチームはハワイのW・M・ケック天文台で地上分光観測を行った。結果は非常に驚くべきものでした。彼は、星の橋が非常に明るく、非常に珍しいものであることに気づきました。

この追加分析の後、研究チームは、観測したものは、ブラックホールがホストブラックホールの周囲のガスリングを通過する際に生じた航跡であると推測した。

このハッブル宇宙望遠鏡のアーカイブ写真には、ハッブルのカメラの最初の撮影成果物であると考えられる奇妙で珍しい鎖状の物体が写っています。しかしその後の宇宙観測により、それが実際には長さ20万光年にわたる若い青い星の連なりであることが明らかになった。天文学者たちは、スターブリッジの最上部（フレームの左下隅）に超大質量ブラックホールがあり、フレームの右上隅ではブラックホールがホスト銀河から放出され、その流れの中でガスを圧縮して一連の若い青い星を形成していると考えています。これまで宇宙でこのような現象が観測されたことはなく、この異常な現象は宇宙の年齢が現在の半分ほどのときに発生しました。画像提供: NASA/NASA/Pete Vant'Dom (イェール大学)/Joseph DePasquale (宇宙望遠鏡科学研究所)。

超大質量ブラックホールの多重衝突

天文学者たちは、ブラックホールとその星の軌跡は、それぞれの中心に超大質量ブラックホールを含む2つの銀河の合体から生まれたと考えています。

研究者たちは、おそらく2つの銀河は5000万年前に合体し始め、銀河の中心にある2つの超大質量ブラックホールも合体して双子ブラックホールを形成したと考えている。

その後、中心に超大質量ブラックホールを持つ別の銀河が出現しました。近くにある3つのブラックホールのうち1つが他の2つのブラックホールの運動量を奪い、全体の構造が非常に不安定になった。ある臨界点に達すると、爆発音とともにブラックホールはホスト銀河から追い出されました。

科学者らは、初期の双子ブラックホールはそのまま残ったか、新たな侵入者が双子のブラックホールの1つと入れ替わり、追い出したかのどちらかだと言う。

このブラックホールがどこかに「追い出される」と、双子ブラックホールは反対方向に放出され、暴走した双子ブラックホールがホスト銀河の反対側に見えることがあります。

間接的な証拠としては、ホスト銀河の中心に活動的なブラックホールの兆候がないということだ。研究の次のステップは、NASAのジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡とチャンドラX線観測衛星を使った観測を通じて、ブラックホールに関するこの仮説を確認することです。

将来、さらに多くの星型橋が発見されるでしょうか?

多くの天文学者と同様、この科学者も2027年5月に打ち上げられる予定のナンシー・グレース・ローマン宇宙望遠鏡について言及した。この望遠鏡はハッブル宇宙望遠鏡と同じくらい鮮明でありながら、広い角度から宇宙を見ることができる。調査望遠鏡として、ローマ天文台は宇宙全体にわたって、こうした珍しい、一見非現実的な星の筋をさらに多く発見できるかもしれない。これには、他の天文学データの海から特定の形状を見つけるのに優れたアルゴリズムを使用した機械学習が必要になる可能性があります。

要点：科学者たちは、暴走ブラックホールとそれが逃げ出したホスト銀河を結ぶ、宇宙の真ん中を横切る星の橋である、長さ20万光年にわたる若い青い星の連なりを発見した。

著者: デボラ・バードランド

FY: いろいろ

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