私たちの銀河(天の川銀河)の中心には何があるのか?そんな事を考える人は少なからずいるのではないでしょうか?!

銀河の中心にあるもの。そこには、想像を絶するほど超巨大な質量を持つブラックホールがある事がわかっています。
ですが、超大質量ブラックホールってどんな天体なのでしょうか?
そして何故、そんな巨大なブラックホールが銀河の中心にあるのでしょうか?
この事についてはこれまで謎に包まれて来ましたが、最新の研究で少しずつその正体が判明しつつあるようです。

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銀河の中心にあるブラックホール「いて座A*」

私たちの銀河(天の川銀河)は2,000億個以上の星が集まって出来ています。
その星々を束ねている中心にあるのが、「いて座A*」(いてざえーすたー)と呼ばれる超大質量ブラックホールだとされており、方角は夏の星座で有名な「さそり座」と「いて座」の間付近で、この方向に銀河の中心があり、そこに超大質量ブラックホール「いて座A*」があるとされています。

「Image Credit:銀河の中心方向と「いて座A*」(NASA/UMASS/D.WANG ET AL., STSCI)」
この「いて座A*」は、太陽から地球までの距離(約1億5,000万キロ)ほどの空間の中に、太陽が400万個以上ギッシリ詰め込まれたほどの巨大質量を持つ天体だと考えられています。

超巨大質量ブラックホールはどうやって誕生したのか?

ブラックホール。直訳すると”黒い穴”ですが、実際は”穴”ではなく太陽の30倍以上の質量を持つ恒星が寿命を終え、重力崩壊を起こした末に誕生した非常に小さく極めて高密度で強重力の天体です。

「Image Credit:ブラックホールの想像図(Wikipediaより)」
これまでブラックホールは太陽質量の10数倍程度で誕生し、言わば恒星質量のブラックホールしか理論上存在しないと考えられて来ましたが、天の川銀河の中心や他の銀河などには、そのような理論では説明できないような超巨大質量のブラックホールが数多く存在しており、これらの超巨大質量ブラックホールはどうやって誕生したのかが謎に包まれたままでしたが、最新の研究でその謎が少しずつ解明されて来ています。

「Copyright ©:NASA’s Marshall Space Flight Center All rights reserved.」
超巨大質量のブラックホールが存在する理由。
それは、ブラックホール同士が合体・融合することによって少しずつ成長し巨大化していくことにあり、何度も合体・融合を繰り返す事で、銀河の中心にあるような超巨大ブラックホールに成長して行のではないかと考えられ、私たちの銀河の中心にあるブラックホールもそのような過程で誕生し今も成長を続けているのではないかとの事です。
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直接撮影に成功した天の川銀河中心のブラックホール「いて座A*」

私たちの銀河の中心部にあるとされる太陽質量の400万倍を超えるとされる謎の大質量ブラックホール。
このブラックホールの直接撮影に成功し、2022年5月に公開され大きな話題となりました。

「Image Credit:直接撮影に成功した天の川銀河中心のブラックホール「いて座A*」(Wikipediaより)」
この撮影成功は、2019年に公開された地球から約5,500万光年離れたM87と呼ばれる太陽の65億倍もの質量を持つ超大質量ブラックホールに次いで観測史上2例目になるのですが、「いて座A*」の場合、地球ととの間に塵とガスによる星間減光が25等級にも及ぶため撮影が非常に難しいとされましたが、仮想地球サイズの電波望遠鏡「イベントホライズンテレスコープ」を駆使する事で見事に撮影に成功しています。

なお、撮影された画像の見方ですが、ブラックホール本体は光を放たない漆黒の天体のため、画像中心部の黒い領域が「いて座A*」の本体であるブラックホール・シャドウと呼ばれるモノで、周りを取り巻くリング状のオレンジや黄色の領域が、ブラックホールの周りを高速で回転し超高温となったガスや塵等の物質である降着円盤と呼ばれるモノです。

「Image Credit:高温で光輝く降着円盤が取り巻く「いて座A*」の想像図(Wikipediaより)」

銀河の中心にはブラックホールが集まっている!?

合体融合を繰り返し成長を続けているとされる銀河中心の超巨大質量のブラックホール。
この推測により研究者たちは、銀河中心付近にはブラックホールを成長させるための材料が集まっている可能性と考えて来ました。
つまり材料とは、恒星質量レベルの小型ブラックホールの事で、これらが超巨大ブラックホール「いて座A*」の周りを周回しており、「いて座A*」に落下(吸収)されているのでは?という見方が出て来ています。

「Copyright ©:NASA Goddard All rights reserved.」

銀河全体に多く分布するブラックホール

銀河内は常に星の誕生と終焉が繰り返されている空間で、そのサイクルの中でブラックホールも多く誕生していると考えられています。
実際、銀河内にどれくらいの数のブラックホールが存在するか定かではありませんが、研究者によっては数万個、さらには1億個以上銀河内に分布していると考えは様々で、少なくともこれまで人類は約60個ほどのブラックホール(候補)を銀河内に発見しており、それらは全て連星ブラックホールだと考えられています。

光さえも脱出出来ない強大な重力を持つブラックホールですので、実際は目に見えない事で発見は非常に困難です。
しかし、ブラックホールと他の恒星から成る連星であれば、恒星からのガスを巻き込むブラックホールは強い電波を放出するため発見することは可能になります。

「Image Credit:連星から成るブラックホールの想像図。(Wikipediaより)」
ただ、このような連星を形成するブラックホールはほんの一部にしか過ぎず、ほとんどのブラックホールが単体で存在していると考えられ見つけることは難しいとされています。
このような事から、銀河内に分布するブラックホールの数は未だ不明であり、もしかしたら数億個は存在する可能性もあるとしています。

他の銀河中心にも巨大ブラックホールがある!?

私たちの銀河の中心にある超大質量ブラックホールは他の銀河にも多く存在しているとされ、有名なアンドロメダ銀河もそのひとつで、この銀河は天の川銀河よりも巨大で約5,000億個以上の星で形成されていると考えられています。

「Image Credit:天の川銀河より巨大なアンドロメダ銀河(Wikipediaより)」
そんな巨大銀河・アンドロメダ銀河中心には、私たちの銀河より遥かに巨大なブラックホールがあると考えられ太陽質量の1憶倍以上とも推定されています。
また、太陽系から約3億800万光年の距離にある楕円銀河「NGC4889」の中心にあるブラックホールは太陽質量の約210億倍もあると言います。
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