「ブラックホールの合唱団」をNASAがとらえた

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高エネルギーX線を放つ多数の超大質量ブラックホールを、NASAの宇宙望遠鏡が初めてとらえた。NASAが「X線で歌う騒々しい合唱団」と呼ぶこれらのブラックホールの観測結果は、今後の宇宙への理解を深めてくれるかもしれない。

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米航空宇宙局(NASA)のX線宇宙望遠鏡「NuSTAR」(ニュースター:Nuclear Spectroscopic Telescope Array)から送られてきた最新データにより、高エネルギーX線を放つ多数の超大質量ブラックホールが初めて特定された。

超大質量ブラックホールとは、太陽と比べて100万〜10億倍といった質量をもつブラックホールのことだ。こうしたブラックホールは、周囲の物質を引き込みながら、宇宙の全域に向けて強力なX線バーストを放つ。天文学者たちは、宇宙から等方的にやってくるこのX線放射現象を「宇宙X線背景放射(CXB)」と呼んでいる。

NASAは、CXBの起源となっている超大質量ブラックホールたちを、「X線で歌う騒々しい合唱団」と呼んでいる。「何百万というブラックホールのコーラスから聞こえてくるこのX線の歌が、空全体をいっぱいに満たしています」とNASAは語っている。

「われわれの研究から、この宇宙の合唱団が、甲高い声をした強い要素をもっていることがわかりました。しかし、その出所が小柄で声の小さな大勢のシンガーなのか、それとも声の大きな少数なのかは、まだわかっていません」とNuSTARのプロジェクトにかかわる科学者で、『Astrophysical Journal』誌に発表された論文の共同執筆者であるダニエル・スターン博士は語っている。

宇宙の謎を教えてくれるコーラス

NuSTARの画像は、「COSMOSフィールド」と呼ばれる宇宙領域を示したものだ(この領域には44万個強の銀河が含まれている)。画像のうち青い点は、高エネルギーX線を放つ超大質量ブラックホールを含む32個の銀河を示している。これまでにNuSTARは、こうした銀河を何百と観測している。

ほかの色の点は、低エネルギーのX線を放つブラックホールが存在する銀河で、NASAの「チャンドラX線観測衛星(日本語版記事)」によって発見された。チャンドラからのデータは0.5〜7keV(キロ電子ボルト)のエネルギーをもつX線を示している。一方、NuSTARからのデータは8〜24keVのX線を示している。

NuSTARは、こうした高エネルギーX線に焦点を合わせて鮮明に画像化できる初の望遠鏡だ。今回の研究により、「これまでわずか2パーセントしか解像できなかった高エネルギーX線背景放射が、35パーセント解像できるようになりました」とカリフォルニア工科大学のフィオナ・ハリソン教授はNASAのリリースで述べている。「濃いガスと塵の陰に隠れた、この上なく不明瞭なブラックホールも観測できるようになったのです」

「NuSTAR以前の高エネルギーX線背景放射は不鮮明な存在でした」とハリソン教授は説明する。「何が起きているのかを解き明かすには、個々のX線源を特定し、それらを集計しなければなりません」

つまり、科学者たちは初めて、ブラックホールの歴史と仕組みに関する全貌を明らかにする作業に着手できるようになったわけだ。その結果は今後、超大質量ブラックホールが時間とともにどう変化するのかを天文学者たちが理解するのに役立つだろう。いずれはそれが、ブラックホールの発生とそれらが存在する銀河に対するわれわれの理解を促してくれるかもしれない。

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