この星はブラックホールに非常に近いところを周回している

ハリーとサリー。トリスタンとイゾルデ。チップとデール。どれも象徴的なコンビです。でも、X9にはかないません。

地球から約14,800光年離れた、47トゥカン座と呼ばれる高密度の球状星団にあるこの連星系は、長い間、太陽ほどの大きさの恒星が惑星ほどの大きさの超高密度の白色矮星の周りを公転し、より大きな恒星からゆっくりと物質を吸い上げるという2つの恒星で構成されていると考えられてきました。しかし、太陽のような恒星はおそらく白色矮星であり、その白色矮星と推定されるものは実はブラックホールであることが判明しました。

科学者がブラックホールのある連星系でこれほど小さな星を発見したのはこれが初めてだ。さらに、この矮小星は28分ごとにブラックホールの周りを回っている。これは科学者がブラックホールと星のペアで観測した中で、最も接近した軌道だ。

「数百万年、あるいは数十億年の間、このような状態が続いてきたのではないかと考えています」と、カナダのアルバータ大学とミシガン州立大学のアラッシュ・バーラミアン氏は言う。バーラミアン氏は、王立天文学会月報に掲載されたこのシステムに関する新しい研究の第一著者である。「そして、現在のところ、このシステムは安定していると考えられています。おそらく、今後数百万年はこのままの状態が続くでしょう。」

しかし、白色矮星はブラックホールに完全に引きずり込まれたり、遠くから引き裂かれたりすることはなさそうだが、パートナーにガスと塵を安定的に供給している。天文学者は、これほど小さな恒星からうまく餌を摂取しているブラックホールを見たことがないが、X9の信じられないほど狭い軌道（この2つの恒星は、地球と月の距離の約2.5倍離れていると思われる）が、この吸血鬼状態を可能にしている。

X9 が、その種の中で最も緊密で白色矮星の多い連星系という特徴を持っていなくても、バーラミアン氏とその同僚たちは、この連星系を発見できたら大喜びするだろう。ブラックホールの周りを公転する恒星を見つけることはそれほど珍しくないが、47 トゥカン座のような高密度で古い球状星団でそのようなペアを見つけるのは非常にまれだ。そして、すべての証拠は、そこではこうした相互作用が大量に存在しているはず、あるいはかつて存在していたはずであることを示している。この星団は、巨大な死んだ恒星が爆縮してできたブラックホールで満ちているはずで、恒星の往来が激しいため、近隣では興味深い相互作用が数多く起こるはずだ。

「球状星団にはこうした系がたくさんあると予想していましたが、実際に見つかった数は驚くほど少ないのです」とバーラミアン氏は言う。「数年前までは、この数はゼロでした。私たちは、今日見られるものはもう残っていないのではないか、ブラックホールが星団との相互作用でかなりスピードを増して追い出され、形成後すぐに星団から離れたのではないか、と考えていました。しかし、その後、いくつかは今日まで生き残っているはずであるという証拠が見つかりました。」

過去10年ほどの間に、天文学者たちはようやくこうした系を発見し始めたが、バーラミアン氏によると、まだ「ほんの一握り」しか発見されていない。「そして今、これがそのうちの1つです。」

このようなシステムを研究することで、科学者はブラックホール、恒星、球状星団の進化を理解できる可能性がある。この場合、バーラミアン氏と同僚は、X9はかつて、天文学者が長らく推測していた通りのものだったのではないかと推測している。つまり、小さい方の恒星がブラックホールによって消滅し、白色矮星（寿命の最終段階にある小さな恒星）が暗い伴星の周りを周回していたというわけだ。また、この恒星はかつて赤色巨星（ガスを多く含み高温で膨張する死にゆく恒星で、最終的には崩壊して白色矮星になる）で、ブラックホールに叩きのめされた可能性もある。衝突により、ブラックホールが赤色巨星からガスを剥ぎ取り、時期尚早に白色矮星の段階に至った可能性がある。

理論的には、重力波を使ってこのシステムについてさらに詳しく知ることができる。時空のさざ波は存在するあらゆる物体からあらゆる方向に放出されるが、ブラックホールのような巨大な物体は、検出できる見込みのある信号を発している。重力波は移動中に物質を劣化させたり相互作用したりしないため、ブラックホールのように小さすぎたり遠すぎたり暗すぎたりして他の手段では見えない物体についても、情報を得ることができる。残念ながら、世界で唯一稼働している重力波観測所は、X9の秘密を探り出すほど強力ではない。しかし研究者たちは、将来計画されている重力波観測所（宇宙から運用されるもの）が、このシステムをさらに詳しく研究するのに役立つことを期待している。