天の川銀河の中心で謎が解き明かされる

天の川銀河の中心で何か奇妙なことが起こっており、天文学者たちは答えを探し求めている。

私たちの銀河の中心には、地球の軌道とほぼ同じ大きさの領域に太陽の約 400 万倍の質量を持つブラックホールがあります。いて座 A* (「いて座 A 星」と発音) または略して Sgr A* として知られるこのブラックホールは、激しい環境を作り出し、時速数百万マイルで星を振り回し、近づく小惑星を重力で粉砕します。この怪物は現在、通常よりもさらに攻撃的に活動しているようで、天体物理学者がこれまでに見たものよりも 2 倍明るく光っています。研究者たちはこの春にこの爆発を発見し、まだ正体不明の物質の塊が予期せずブラックホールに落ちてきたことが原因であると推測しています。

「非常に明るかったので、リアルタイムで見ることができました」と、この活動を記録したカリフォルニア大学ロサンゼルス校（UCLA）の銀河センターグループの主任研究員、アンドレア・ゲズ氏は言う。「今年何かが起きていることは明らかでした。」

ブラックホール自体は光子すら放出できないが（その名前の由来は明らかだ）、近くの物質はそのような制限を受けていない。特に高温のガスはいて座A*の周りを渦巻いて、ブラックホールの表面にくっつく物質の「降着」円盤を形成していると考えられている。この天体は恐ろしい磁場も抱えており、この力によって電子などの荷電粒子が内側に螺旋状に引き寄せられ、光る。可視光は塵のせいで円盤の約2万6000光年離れた地球まで届かなくなるが、赤外線はそれを回避できる。

ゲズ氏とそのチームが20年前に銀河の中心を観察し始めたとき、彼らの主な目標は超大質量ブラックホールが存在することを証明することだった。彼らは、太陽の周りを回る小惑星のように銀河の中心の周りを飛び回る星々を観測することで、間接的にその証明を行った。

過去 10 年間、ハワイのケック天文台の新技術により、研究チームはブラックホールの周囲からの直接放射を研究できるようになった。現在、このシステムは 1 分間に 1 枚の画像を撮影し、ハワイまたは UCLA から監視できるストップモーション ムービーを作成できる。いて座 A* は、その消費量の瞬間的な変動と磁場の挙動に応じて、ろうそくのようにちらつくが、この春、連続しない 4 夜にわたって、そのちらつきは目で認識できるほど明るい閃光となった。

「ああ、何が起こっているんだ」とゲズさんはその時思ったことを思い出す。「こんなに明るいのは今まで見たことがないと思う。」

観測期間中、明るさは 75 倍も変化しました。これは 100 ワットの電球と投光器を交互に見ているような感じでした。特に 5 月 13 日、いて座 A* は 20 年間にわたる数百日間の観測と比較して、これまでの 2 倍の明るさで輝きました (新しい分析技術により、研究グループは最初の 10 年間のおおよその測定値を遡及的に抽出できるようになりました)。また、カメラのスイッチを入れた時には明るさが実際に暗くなっていたため、イベントのピーク時にはさらに輝いていた可能性が高いことがわかりました。統計的テストでは、彼らが見たほど明るい夜を 4 回捉える確率は 2,000 分の 1 に過ぎないことが示唆されています。

「過去10年間の行動を考えると、このようなことが起こるはずはない」とゲズ氏は言う。

この前例のない活動の原因については、誰もはっきりとは知りません。空のほこりっぽい一角で閃光が放たれたことから、ガス、星、磁気、ブラックホールの間の特定の相互作用を推測するのは大きな飛躍ですが、研究チームはいくつかの根拠のある推測を立てています。

最も有力な原因は、ブラックホールに流れ込む物質が増えると、磁場に照らされる電子が増えるため、集積（つまり、食べること）プロセスの変化だ。特に、S0-2という恒星が昨年ブラックホールに接近した際に何らかの物質を押しのけたか、局所的なガスの塊がブラックホールに近づきすぎた可能性がある。

あるいは、いて座A*は何か異常なものを食べているわけではないかもしれない。おそらくその磁場が切れて、太陽​​から来るものと似た巨大なフレアを放出したのだろう。特にX線と電波での追跡観測が、可能性を絞り込むのに役立つだろう。

爆発的増加がどのくらい続くかわからないため、ゲズ氏のチームは急いで研究結果を公表した。その結果は8月にオンラインで公開され、まもなくアストロフィジカル・ジャーナル・レターズ誌に掲載される予定で、これまでのどの研究よりも早い。「この論文を早く発表しようとした目的の1つは、状況が大きく変化する前に、他の人々にこの論文を見てもらおうという気を起こすことです」とゲズ氏は言う。

他の研究者も注目している。ベルギーのリエージュ大学の天体物理学者、エンマニュエル・モソウ氏は、今回の明るいフレアを「非常に興味深い」と呼び、2014年以降に増加した大規模噴火など、X線で観測した不規則な活動パターンと一致すると述べた。同氏は、今年のフレアの増加がより広範囲にわたる増加に当てはまるかどうか、近年を比較したさらなる分析結果を見たいと考えている。

いずれにせよ、天文学者は迅速に行動する必要がある。人類より古く、すぐにどこかへ行ってしまうことのない銀河やその他の宇宙の存在とは異なり、いて座A*が何をしようと、長くは続かないかもしれない。「私たちは通常、宇宙を非常に静的な場所だと考えています」とゲズ氏は言う。「しかしここでは、物事が目の前でリアルタイムで変化していくのを見ることができます。」