銀河系の中心に星の墓場を発見、謎のX線を放出

巨大ブラックホールの周囲にある白色矮星の集まりか

2015.04.30
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銀河系の中心部(写真中央から右寄りの白っぽい領域)は、巨大なブラックホールのある、混沌として謎めいた場所だ。新しい研究によると、この領域が放射する強力なX線は、死んだ星の集団から発生しているのかもしれない。(IMAGE BY NASA, ESA, SSC, SXC, AND STSCI)
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 銀河系の中心部には、巨大なブラックホールがある。その周囲では恒星やガス雲が猛スピードで渦巻き、とても騒がしい場所だ。このほど天文学者が、この渦から高エネルギーX線のもやが立ちのぼっていることを突き止めた。X線は死んだ星から出ていると考えられる。この場所の星の数は非常に多く、星の墓場と言ってよいほどだという。論文は科学誌「Nature」に掲載された。

 X線は銀河系の中心部のブラックホールのまわりに集中していて、直径13光年、厚さ26光年の領域から出ている。論文の筆頭著者である米ハバフォード大学のカースティン・ペレス氏は、「問題は、このX線のもやがどこから来ているかということなのですが、私たちにはまだ分かりません」と言う。

 恒星がブラックホールに近づきすぎると、ずたずたに引き裂かれて、飲み込まれてしまう。こうした「事件」の発生を知らせるのは強烈な電磁エネルギーの放出だ。ブラックホールは友好的な隣人ではない。(参考記事:「星を食らうブラックホール」

 ブラックホールが食事をしていないときにも、銀河系の中心部はエネルギーに満ち、絶え間なくX線を放出している。

 ペレス氏らは、X線源はまだ特定できていないと言っていたが、説明する方法が思いつかないわけではない。「いくつかの仮説があって、どれも否定することができないのですが、それぞれに問題があるのです」

 1つの大きな仮説は、死んだ星が周囲を回る伴星から物質を引き込んでいるというものだ。

 死んだ星は白色矮星かもしれない。白色矮星とは、太陽に似た恒星が潰れてできた小さな高密度の燃えかすだ。伴星から剥ぎ取られたガスが白色矮星に降着した途端、蒸発してX線などのエネルギーを爆発的に放出する。

 けれども、ペレス氏らがNuSTAR望遠鏡で観測したような高エネルギーX線を作り出すには、白色矮星のもとになる太陽に似た恒星の質量はもっと大きくなければならない。そして、銀河系のX線シグナルの強度を説明するには、このような白色矮星の数が少なすぎる。

 死んだ星が白色矮星でないなら、中性子星か恒星サイズのブラックホールかもしれない。これらも伴星の物質を吸い込むときにX線を放出するからだ。「問題は、こうした天体はときどき明るいフレアを出すのですが、これまで10年間銀河系の中心部を観察してきて、X線の強さを説明できるだけのフレアを見たことがありません」とペレス氏は言う。

 X線は、死んだ星ではなく、銀河系の中心部の巨大ブラックホールを取り巻くガス雲から出ている可能性もある。このブラックホールは1日に1回程度、少量のエネルギーをげっぷのように放出していて、頻度は少ないが大量に放出することもある。(参考記事:「ブラックホールの「げっぷ」が星形成を終わらせる」

 ただ、この仮説にも短所があると彼女は言う。「X線放出領域の形が、ガス雲の分布と一致しないのです」

 これらの仮説の中で、どれが最も有力なのだろうか? ペレス氏らは明言を避けているが、今回の研究には参加していないハーバード大学天文学部長のアビ・ローブ氏は、物質を飲み込む白色矮星の巨大な墓場である可能性が高いと考えている。

 いずれにせよ、このX線放射が、白色矮星や中性子星やブラックホールなど、物質をばらばらにして飲み込む超高密度天体と関係があることはほぼ確実だ。銀河系の中心部では常にこのような現象が起きていて、その過程で発生するX線が解明の手がかりとなる。ペレス氏は言う。「NuSTARで観察するには本当に面白い場所なのです」

文=Michael D. Lemonick/訳=三枝小夜子

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