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銀河系中心の巨大ブラックホール誕生の謎とメカニズム解明

ブラックホールとは、大質量を持つ星(恒星)が最期を迎え、超新星爆発という大爆発の後に出来る重力の穴。

それはとてつもない重力を持ち、周りにあるものを吸い込み、光さえもブラックホールからは逃れられない、究極の天体とも言える存在です。

しかし、ブラックホールの中には、ひとつ星の最期の姿としては物理的に説明がつかない巨大ブラックホールも存在し、それがどうやって生まれたのか?謎のままでしたが、最新の研究により、巨大ブラックホールの謎が判明し、おおよそのメカニズムも解明されたらしいのです。

これまで解明されていなかった大質量の巨大ブラックホールは、いったいどうやって生まれ成長していったのか?
今回はこの巨大ブラックホールの謎について調べてみました。

ブラックホールはどうやって生まれるのか?

宇宙には、太陽よりも大きな質量を持つ天体(恒星)はたくさん存在しています。それこそ星の数ほどに!

そんな太陽よりも大きな質量を持つ恒星から、ブラックホールは生まれます。その質量は、太陽よりも30倍以上の巨大な恒星から生まれると考えられています。

太陽をはじめ、大きな質量を持つ恒星は、自らの強大な重力により、星の中心部では熱核融合反応が起きています。

しかし、熱核融合反応もいづれは燃料が尽き、恒星としての機能を失い最期を迎えます。

太陽の8倍以上の質量がある恒星は、最期を迎えると超新星爆発という大爆発を起こし、20倍以上もの重い星ともなると、自らの重力を支えきれずに中心核が潰れてしまいます。

さらにその質量が30倍以上ともなると、極限を超えて潰れ、後に残るのは凄まじい重力の塊である、いわゆるブラックホールになってしまい、吸い込まれたら光さえも出て来ることが出来ない”黒い穴”の異常重力の天体になると考えられています。

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銀河系にブラックホールはいくつ存在するのか?

我々人類が、はじめてブラックホールの存在を確認したのは1970年。
太陽系から約6,000光年離れた銀河系内(天の川銀河)にある「はくちょう座X-1」です。


「画像参照:はくちょう座X-1想像図(Wikipediaより)

その後、いくつかのブラックホール候補の天体は見つかっていますが、光さえも逃れることが出来ない天体のため、発見は非常に困難。
「はくちょう座X-1」の場合は、たまたま近くに大きな恒星があったため、その恒星からブラックホールに流れ込む超高温ガスから放出されるX線を検知することによって、ブラックホールの存在を確認する事が出来ました。

しかし、最近の研究によってブラックホールはそれほど特別な天体ではないことが判明し、宇宙には相当数存在すると考えられており、我々の天の川銀河内だけでも、1億~10億個ものブラックホールが存在するのでは?と想定されるそうです。

太陽系に最も近いブラックホールはどこ?

銀河内に10億個ものブラックホールがあるとすると、もしかしたら地球の近くにもあるのでは?と心配になるかも知れません。

ですが、現時点では地球に影響を及ぼすようなブラックホールは見つかっていませんので、今のところそのような心配をする必要などありません。

ちなみに、現在発見されているブラックホールで、最も太陽系に近い距離にあるのが「いっかくじゅう座X-1」で、距離にして約3,000光年離れています。

しかし、「はくちょう座X-1」や「いっかくじゅう座X-1」などのブラックホールは、X線を検知出来た稀なケースです。

宇宙に存在する大半のブラックホールは、X線すらも放出せず、まったく目に見えない状態で存在すると考えられています。
そのため、太陽系にもっと近い場所にブラックホールがあったとしても、何ら不思議ではないのではないでしょうか!?

巨大質量ブラックホールは何故存在するのか?

ブラックホールの誕生は”星の死”~大質量の恒星が超新星になることで生まれることがわかっており、誕生したブラックホールは太陽質量の10数倍であることが理論上判明していて、これを恒星質量ブラックホールと呼んでいます。

しかし、銀河の中心には太陽質量の数百万倍ものブラックホールが存在しており、理論的に何故このような恒星質量を遥かに超える巨大なブラックホールが存在しているのか?謎になっていました。

ところが、つい最近になってその謎が少しずつ解明されて来ています。

巨大ブラックホールの謎。
それは、ブラックホール同士が干渉し合体することによって、巨大ブラックホールに成長する。

つまり、我々の銀河に存在するブラックホールは、いくつものブラックホールが合体して出来たモノだということが明らかになって来たのです。


「画像参照:NATIONAL GEOGRAPHICより

長年謎だった巨大ブラックホールの存在。
この謎を解明できたのは、重力波の観測によるもので、ブラックホール同士が合体すると強い重力波を発生させる。これを検出することによって、巨大ブラックホールに成長して行くというプロセスが確認出来るようになったという事です。

合体で成長し続ける銀河系

ブラックホール合体は、宇宙のいたるところで起こっており、それは我々の天の川銀河も例外でなく、銀河中心のブラックホールは、今も合体を繰り返し成長し続けていると言います。

最近の観測研究によって、銀河中心付近に太陽質量の数十倍~数万倍の中質量ブラックホールがいくつもあると考えられており、これらが中心部の超巨大質量ブラックホールの周りを取り囲み、いづれは巨大ブラックホールに吸収合体するものと思われています。


「画像参照:天の川銀河内のブラックホール分布(想像)(YouTUBEより)」

銀河中心にブラックホールが集まっている原因として考えられているのが、銀河中心付近( 銀河バルジ)にはガスや恒星が密集し、そのため頻繁に超新星爆発が起こっており、それによりブラックホールも誕生しやすい環境が整っていると考えられています。

「動画参照:YouTube (プライバシー ポリシー)

さらに、ブラックホール成長のメカニズムは、ブラックホールが周りのガスを吸い込むことによってより巨大に成長していくものとも考えられていて、我々の銀河は、中心部のブラックホール成長とともに、もっと大きな銀河へと変貌して行く可能性も秘めているという事です。

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